Energia.teorico

1Nutricin Animal

CURSO DE NUTRICION ANIMAL 2011

Tema 9 . BIOENERGETICA

Material elaborado por:

Ing. Agr. Roberto [email protected]

Montevideo Uruguay

ENERGIA1. Introduccin:

* Principios y Definiciones* Requerimientos celulares de energa y su satisfaccin

2. Energa de los alimentosEsquema convencional de particin de la energa

3. Requerimientos* Estimacin* Particin de los requerimientos

- mantenimiento- produccin

* Expresin de los requerimientos

Estudio de los cambios energticos(transferencia y utilizacin de la energa) que acompaan las reacciones qumicasen los organismos vivos.

Estudio del aporte alimentario y de losrequerimientos de energa de los animales

BIOENERGTICAPrincipios y definiciones

Energa = capacidad de realizarun trabajo

Trabajo biolgico= todo proceso llevado a cabo por el animal para crear y mantener su organizacin esencial: Generacin de gradientes elctricos y

qumicos para transportes activos Sntesis de macromolculas Contraccin de msculos para realizar

movimientos al interior o exterior del cuerpo

Formas de la energa Energa qumica: E retenida o liberada cuando

los tomos se reordenan en una nueva configuracin molecular

Energa elctrica: E obtenida por la separacin entre cargas positivas y negativas

Energa mecnica: E del movimiento organizado

Energa cintica o calor: E de la materia debida al movimiento continuo al azar de sus tomos y molculas

UNIDADES DE EXPRESIN DE LA ENERGA

calora: calor necesario para elevar la temperatura de un gramo de agua 1 C(de 14,5 a 15,5 C ) a 1 atm de presin.

joule: energa necesaria para desplazar una masa de un quilogramo una distancia de un

metro con una aceleracin de un metro/segundo

2Conversiones:

1 calora 4,184 joules

1 Kcal (quilocalora) 1000 cal

1 Mcal (megacalora) 1000 Kcal

Idem para los joules

Formas de expresin de la concentracin energtica de un

producto Base fresca:

Mcal/kg de producto

Base seca: Mcal/kg de MS

Energa para los animales Los animales utilizan la energa qumica

liberada por ruptura de los enlaces de losproductos orgnicos para realizar lostrabajos celulares.

La energa elctrica y la mecnica se pueden utilizar para algunos trabajosfisiolgicos

La energa trmica no puede ser utilizadapara ningn tipo de trabajo fisiolgico

Energa para los animales Parte de la energa de los alimentos es

retenida en tejidos del animal (o productos) en forma de energa quimica

Parte de la energa se pierde en el proceso de sntesis, en forma de calor(ineficiencia)

La energa utilizada en la realizacin de trabajos se transforma (pierde) en calor

Requerimientos celulares de energa

Almacenada como energa qumica

Trabajo mecnico

Energa qumica celular

Pool metablico de

energa qumica

Trabajo osmtico

Trabajo elctrico

Energa trmica

Energa destinada a trabajos celulares

Clula

Satisfaccin de los requerimientos celulares de energa

TAG,Protenas, Glucgeno....

Trabajo mecnico

CHOPROTENAS

LPIDOS

AA,Glu, AG,AGV

ATP

GlucosaAA

AGVTAG,AGNE

Trabajo osmtico

Trabajo elctrico

Energa trmica

Energa destinada a trabajos celulares

Alimento

Clula

3BALANCE ENERGETICO DE DIETAS

Aporte alimentarioRequerimiento del animal

Nivel de produccin

ConsumoConcentracinUt. Digestiva

Ut. metablica

EspecieEstado fisiolgicoPotencial gentico

Funcin

Ganancia de pesoKg de leche

ENERGA ALIMENTARIA

Energa qumica alimento

Energa en heces

Energa absorbida

Biosntesis

Mantenimiento

Trabajo externo(trabajo interno)

Crecimiento:Energa en

tejidos Energa en productos

Energa mecnica

CALOR

Energa en orina

Energa en gases

Cuantificacin de las prdidas

18 - 20Metabolismo1 - 2Digestin5 - 6Fermentacin

Calor

3 - 7Orina (Eo)8 - 10Gases (Eg)

20 - 50Heces (Eh)% de la EB consumidaPrdida

ENERGIA BRUTA (EB)

ENERGIAHECES (Eh)

ENERGIADIGESTIBLE (ED)

ENERGIAMETABOLIZABLE

(EM)ENERGIAGASES (Eg)

ENERGIAORINA (Eo)

ENERGIA NETA (EN)ENERGACALRICA

ESQUEMA CONVENCIONAL DE PARTICION DE LA ENERGIA

ENERGIAPRODUCCION

ENERGIAMANTENIMIENTO

ENERGIA BRUTA (calor de combustin)

- Energa liberada como calor cuando unasustancia orgnica es oxidada totalmentea CO2 y H2O.

Es el punto de partida para conocer la energa de un alimento o de una racin, que es utilizada en los procesos corporales.

4ENERGIA BRUTA (Formas de determinacin)

-- Contenido de energa en un peso dado de un compuesto, medido como calor de combustin en un calormetro (bomba calorimtrica).

- Estimacin a partir de la composicin qumica (anlisis de Weende) y los valores de combustin de los carbohidratos, protenas y lpidos

Calormetro (Bomba calorimtrica)

COMPOSICIN PORCENTUAL DE CARBOHIDRATOS, PROTENAS Y GRASAS

C: Carbono; O: Oxgeno; H: Hidrgeno; N: Nitrgeno

1 gr. C 8 Kcal1 gr. H 34,5 Kcal

Maynard et al., 1979

Item C H O NCarbohidratos 44 6 50Protenas 52 6 22 16Grasas 77 12 11

EB Promedio Kcal / g

CARBOHIDRATOS 4,15

PROTEINAS 5,65

LIPIDOS 9,40

Maynard et al, 1979

ENERGIA BRUTA DE LOS COMPONENTES DEL ALIMENTO

ESTIMACION DE LA EB A PARTIR DE LA COMPOSICIN QUIMICA

EB(Mcal/Kg) = 5.65 PC+9.4 EE+4.19 FC+4.17 ELN (fracciones expresadas en proporcin de la unidad)

Ecuacin de EWAN (1989)EB (kcal/kg MS) = 4143 + (56 x %EE) + (15 x %PC) - (44 x %Ce) R2 = 0.98(se aplica en el caso de alimentos o raciones constituidas por un alto porcentaje de hidratos de carbono)

ENERGIA BRUTAENERGIA BRUTASUSTANCIAS PURAS Kcal / g

Glucosa 3,76Almidn 4,23

Casena 5,86Globulina 5,36

Ac. Actico 3,49Ac. Propionico 4,96Ac. Butirico 5,35Ac. Palmitico 9,35

Urea 2,53Acido rico 2,74Metano 13,25

5ALIMENTOS Kcal / g

Maz (grano) 4,55Trigo (afrechillo) 4,54Harina de soja 4,72Soja (poroto) 5,52Raigrs (vegetativo) 4.54Heno de alfalfa 4.37Chala de maz 4.33Sebo vacuno 9.46

Mc. Dowell, 1974 Church , 1979 - INRA, 1989

ENERGIA BRUTA (base seca)ENERGIA BRUTA (EB)

ENERGIAHECES (Eh)



(EM)ENERGIAORINA (Eo)

ENERGIAGASES (Eg)



ENERGIAPRODUCCION


Definiciones : ENERGIA DIGESTIBLE (ED)

Es la parte de la energa alimentariaconsumida que no aparece en las heces

ED = EB - (E heces - E endgena)

En el proceso de utilizacin de la energaingerida la prdida en las heces es la primera y, cuantitativamente, la msimportante y ms variable.

(ED = 30 - 90 % de EB)

Definiciones : ENERGIA DIGESTIBLE (ED)

Digestibilidad de la Energa: Proporcional a la digestibilidad de la MO

ENERGIA DIGESTIBLE(Determinacin)

A) PRUEBAS DE DIGESTIBILIDAD Calorimetra (bomba calorimtrica): restando

a la EB consumida la EB de las heces se obtiene la energa digestible aparente.

Estimaciones a partir de composicinqumica de ingerido y excretado

Determinacin de Nutrientes Digestibles Totales (NDT)

ESTIMACION DE ED POR CALOR DE COMBUSTIN (NRC 2001)

Cerdos: ED (Mcal/kg) = (CNED x 4.2) + (FDND x 4.2)

+ (PCD x 5.6) + (EED x 9.4) - 0.3

Fracciones expresadas como fraccin de la unidad

6ENERGIA DIGESTIBLE

B) ESTIMACION A PARTIR DE C.Q.

Cerdos (Noblet y Perez, 1993) ED (kcal/kg) = 4151 - (122 x %C) + (23 x

%PC) + (38 x % EE) - (64 x % FC) R2 = 0.89

ED (kcal/kg) = 949 + (0.789 x EB) - (43 x %C) - (41 x %FDN)

R2 = 0.91

NUTRIENTES DIGESTIBLES TOTALES (NDT)

Valores fisiolgicos de combustin

Grupo nutrientes

EB Kcal/g

Prd Fecal (%EB)

ED Kcal/g

Prd. Orina % ED

VFC Kcal/g

CHO 4.15 2 4.00 0 4.00

Grasas 9.45 5 9.00 0 9.00

Protenas 5.65 8 5.2 23 4.00

NDT % = 1 x %PCD + 1 x %FCD + 1 x %ELND + 2.25 x %EED

1 kg NDT = 4.409 Mcal ED

ED (Mcal/kg) = % NDT x 0.04409


NRC 2001 NDT % = CHONEd + PCd + 2.25 EEd +

FDNd - 7

Fracciones en %


ENERGIA BRUTA (EB)

ENERGIAHECES (Eh)




ENERGIAGASES (Eg)



ENERGIAPRODUCCION


Definiciones: ENERGIA METABOLIZABLE (EM)

- Cantidad de energa proveniente del alimentoque dispone el animal para sus procesosmetablicos

Sustrayendo a la ED la energa perdida en los productosgaseosos de la digestin y la energa perdida en la orina, se obtiene la Energa Metabolizable (EM).

EM = ED - Eg - Eo

EM = Ec - Eh - Eg - Eo

7ENERGIA METABOLIZABLE (EM)-Prdidas de E en gases

Origen: procesos de fermentacin en el TGI.

- La prdida de energa por gases ms importantecorresponde al metano.

EB del metano = 13.34 Mcal/kg

Prdidas como gases:Rumiantes: 7 - 10 % de EB consumidaCerdos: 0.1 - 3 % (en alimentos concentrados se desprecia)

ENERGIA METABOLIZABLE (EM)-Prdidas de E en orina:(Compuestos nitrogenados)

Compuesto % del N total

Urea 80 - 90Creatinina 3 - 4NH4+ 2.5 - 4.5c.rico 1 - 2 (80 %, aves)AA 1 - 2

ENERGIA METABOLIZABLE (EM)-Costo energtico de la excrecin de N:

Urea: EB = 5.50 Mcal/kg

Acido rico: EB = 6.70 Mcal/kg

ENERGIA METABOLIZABLE (EM)-Prdidas de E en orina:

rumiantes: 4 - 5 % de EB consumida

cerdos: 2 - 3 %

ENERGIA METABOLIZABLE (EM)

-Relacin promedio EM/ED

Rumiantes: 0.82 Cerdos: 0.96

ENERGIA METABOLIZABLE (EM)-Correccin por balance de N

mamferos: 7.45 kcal/g de N

Aves: 8.22 kcal/g de N

Balance negativo: se adicionapositivo: se resta

8ENERGIA METABOLIZABLE (EM)

METABOLICIDAD DE LA ENERGIAMETABOLICIDAD DE LA ENERGIA

q = EM / EB

METABOLICIDAD DE LA ENERGA (q)

Causas de variacin de q: Especie animal (tipo de digestin) Tipo de alimento

Concentrados Alimentos fibrosos Ensilados

0.61Ensilado forraje0.570.42Heno alfalfa

0.560.48Af. Trigo0.740.89Maz

RumiantesCerdosAlimento

Rangos de eficiencia de uso de la EB y ED en las dietas

Animal ED/EB EM/ED EM/EB Cerdos y Aves 60 a 98 92 a 98 55 a 97 Caballos y Conejos 30 a 90 85 a 94 26 a 85 Rumiantes 40 a 90 78 a 87 31 a 82

ESQUEMA CONVENCIONAL DE PARTICION DE LA ENERGIAENERGIA BRUTA (EB)

ENERGIAHECES (Eh)




ENERGIAGASES (Eg)


ENERGIAPRODUCCION


Aporte energtico del alimento que efectivamente es utilizado por el animal.

- Parte de la EM que es retenida como producto/s (carne, leche, huevos, etc.) y/o utilizada en las funciones de mantenimiento del organismo.

EN = EM - IC

IC = Incremento en la produccin de calor resultado de la ingestin de alimentos

DefinicionesDefiniciones : : ENERGIA NETA (EN) Incremento calrico (IC)

Incluye calor proveniente de:- Fermentaciones microbianas-Trabajo:

- movimiento del TGI- accin de enzimas digestivas

-Metabolismo de nutrientes (mantenimiento y sntesis)- Excrecin de productos de desecho

9Incremento calrico (IC)Determinacin por calorimetra directa

Produccinde calor

(Mcal/da)

Ingestin de EM (Mcal/da)

A

B

C

E

D

0

5

10

15

20

5 10 15 20

BD = Consumo EM

DC = Prod. De calor

BD DC = Energa Neta

EB = incremento calrico por ingestin de alimento

OA = Metabolismo basal

UTILIZACIUTILIZACIN DE LA ENERGIAN DE LA ENERGIAPOR EL ANIMALPOR EL ANIMAL

USOS de la EN* Mantenimiento*Produccin

Eficiencia de transformacin de EM en EN

k = EN / EM

El valor de EN de un alimento para un mismo gnero y especie animal es variable en funcin del proceso fisiolgico (mantenimiento, lactacin, crecimiento,

engorde, etc.) en el cual es utilizada la EM .

ENERGIA NETA (EN) DefinicionesEnerga Neta para mantenimiento (ENm)

Fraccin de la EN consumida destinada a mantener el equilibrio energtico del animal .

Comprende la energa destinada a:

Metabolismo basal Termorregulacin Actividad voluntaria del animal.

Energa Neta para mantenimiento (ENm)

METABOLISMO BASAL

Necesidades energticas de un organismo animal en post-absorcin, reposo y ambiente termoneutro

Incluye:Funciones de servicioFunciones de mantenimiento celular

La energa empleada en estos procesos se disipa como calor, siendo - en muchas condiciones climticas - este calor suficiente para mantener la temperatura interna.


METABOLISMO BASAL

Funciones de servicio

trabajo de circulacin y respiracintrabajo heptico y renalfunciones nerviosasfuncionamiento de rganos vitales

10


METABOLISMO BASAL

Funciones de mantenimiento celular

Renovacin de protenas y lpidos

Transporte de iones (Ca y Na, principalmente)


METABOLISMO BASAL

Distribucin del costo energtico

Funciones de servicio: 50 60 %

Mantenimiento celular: 40 50 %


METABOLISMO BASAL = Produccin de calor en ayuno

Proporcional al Peso Metablico Corporal

PMC = PV0.75


TERMORREGULACIN:

= E destinada a mantener la T corporal

TEMPERATURA AMBIENTE Y TERMOREGULACION

a b cHipo-termia

Hiper-termia

Produccin de Calor

Prdidas deCalor por

Evaporacin

Temperatura Corporal

Temperatura ambiente

a - aumento dela produccinde calor

b - termo-neutralidad

C - aumento de la evapo-racin

Yousef, 1984

Produccin de calormxima

Temperatura crticaInferior Superior

Prdidasde calor

mximas

Energa Neta para mantenimiento (ENm)TERMORREGULACIN:

Costo energtico (cerdos) (Noblet, 1985)5.5 6.7 Kcal EN / KPV0.75 / C/da(T por debajo de la TCI)

Disminucin ingestin:1.7 % / C por encima de TCS

11


TERMORREGULACIN:

Costo energtico (bovinos, NRC 2000)ENm = 0.0007 * (20 T) Mcal/PV0.75/da


ACTIVIDAD VOLUNTARIA =

E para acostarse/levantarse, bsqueda e ingestin de alimentos y agua, etc


ACTIVIDAD : Gasto energtico relativo al MB en ovejas.

Aumento enSITUACIN ref. al MB

Metabolismo basal 100

Brete pequeo 116 16%

Alta disp. de pastura 134 34%

Baja disp. y agua lejos (5Km) 172 72%Terreno escarpado 153 53%


ACTIVIDAD ACTIVIDAD : Incremento del costo energtico de mantenimiento

General : 10 a 15 % cuando la actividad se realiza a la intemperie.Vacas lecheras en lactacin:

10 %en buenas pasturas 1,4 Kg leche20 % en pasturas pobres 2,6 Kg leche

(NRC , 1988)Ovinos:20 a 30 %: pastoreo 1 - 2 hrs./da , buena disponibilidad

de pasturas.50 a 100%: pastoreo 6 - 8 hrs./da, baja disponibilidad

de pasturas

Energa Neta para mantenimiento (ENm)Costo energtico de la actividad voluntaria

(bovinos)

ACTIVIDAD cal / Kg PV / hora

Comer 0,55Rumiar 0,24Parado 0,12Caminar:

horizontal 0,6 / Kmvertical 6,45 / Km

Energa Neta para mantenimiento (ENm)Costo energtico de la actividad voluntaria

(cerdos, NRC 1998)

ACTIVIDAD Costo

Comer 24 - 35 Kcal/kg alimentoParado 6,5 Kcal/KMC/100 minCaminar: 1,67 Kcal/KPV/Km

12


BovinosReq. bovinos carne y leche :ENm = 0.077 Mcal / KPV0.75

Eficiencia en la utilizaciEficiencia en la utilizacin de la EM del alimento n de la EM del alimento para mantenimiento: para mantenimiento:

km = 0.28 q + 0.554 (INRA)

km = 0.64 (NRC)

Fuente: NRC (2000)


REQUERIMIENTOS PARA MANTENIMIENTO:

Cerdos

ENm = 0.077 Mcal / KPV0.75

Km = 0.67


REQUERIMIENTOS PARA MANTENIMIENTOEjemplo de clculo:

Peso vivo = 65 kg = 22.9 kg PMCReq. EN/dia: 1.763 McalEM = 2.63 Mcal/da

(aprox. 0.8 kg alimento con 3.2 Mcal EM/kg) + costo de termorregulacin + actividadCerdosENm = 0.077 Mcal / KPV0.75

Km = 0.67

Energa Neta para produccin (ENp)

= Energa retenida en los tejidos sintetizados Incorporados = ganancia de peso Exportados: p.ej: produccin de leche

Energa Neta para produccin (ENp)UtilizaciUtilizacin de la n de la energiaenergia metabolizablemetabolizable

E retenida

Ingestin de EM

0


EN para ganancia de peso:

Costo de la ganancia

Protena: 10.6 Mcal /kgGrasa. 12.5 Mcal /kg

[tejido magro = 20 23 % Protena][tejido adiposo = 80 -95 % Grasa]

Costo de 1 kg de tejido magro: 5.5 McalCosto de 1 kg de tejido adiposo: 9.5 Mcal

13


Bovinos:

Uso de la EM del alimento para ganancia:

kg = 0.78 q + 0.006

Valor promedio kg = 0.5

ENg (Mcal/kg) = 1.42 EM - 0.174 EM2 + 0.0122 EM3 - 1.65

Fuente: NRC 2000


Cerdos:kg = 0.60 0.7


EN para produccin de leche

Bovinos:

E retenida en la leche (Mcal/kg) = 0.0929 x % EE + 0.0547 % PC + 0.192

Uso de la EM para producir leche:kl = 0.64

kl = 0.6 + 0.24 (q 0.57)


AVES

EN para ganancia de peso

kg = 0.75 - 0.8

EN para produccin de huevos

Gallinas:kh = 0.69

BALANCE ENERGETICO DE DIETAS

Aporte alimentarioRequerimiento del animal

Nivel de produccin

ConsumoConcentracinUt. Digestiva

Ut. metablica

EspecieEstado fisiolgicoPotencial gentico

Funcin

Ganancia de pesoKg de leche

Aplicacin prctica

E. consumida

E. Metabolizable

Mantenimiento

Produccin

km

kg/kl

q

Date post:	10-Jan-2016
Category:	Documents
Upload:	armando-xihuan-xihuan
View:	219 times
Download:	0 times

Energia.teorico

Documents