DESARROLLO EVOLUTIVO DE LA NUTRICIN ANIMAL

Dr. Juan Manuel Cervantes Snchez Departamento de Nutricin Animal y Bioqumica Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia Universidad Nacional Autnoma de Mxico

Mxico, D. F., Febrero de 2008.

Una forma de abordar el estudio de la historia de la nutricin es a travs de la clasificacin por etapas. Que no es otra cosa que una serie de avances desarrollados, ms que de descubrimientos individuales. Se consideran que hay 8 eras traslapadas. Estas son:

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Naturalista Qumica-energtica Mineral Vitaminas Estndares de alimentacin Aminocidos Aditivos alimenticios e implantes Biotecnolgica

1. Etapa naturalista (desde la aparicin del hombre hasta el siglo XVIII)O precientfica, era de la nutricin caracterizada por el laberinto de sabidura filosfica, tabus, superticiones bizarras y preceptos religiosos. Antes del siglo XVIII pocas verdades realmente cientficas acompaaban al campo de la nutricin. A pesar de que los antiguos griegos estuvieron interesados en la ciencia, el razonamiento lgico (ms que la experimentacin) fue el camino tomado.

Hipcrates (460 a 357 A.C) fue el primer gran mdico en indicar la importancia de la nutricin, Los nios producen ms calor y necesitan ms alimento que los adultos. Personas que son naturalmente muy gordos son aptos para morir tempranamente que los que son delgados y esbeltos.

2. Etapa qumico-energtica (desde la mitad del siglo XVIII>>>>la fecha)El gran qumico francs Antonio L. Lavoisier (1743-1794) fue el fundador de la ciencia de la nutricin. Experimentando con cerdos de guinea encerrados en una cmara que el construy, y usando el termmetro y balanza, midiendo la prdida de calor corporal, oxgeno consumido y dixido de carbono expelido. l concluy que la respiracin es un proceso similar a la combustin que ocurre cuando las sustancias quemadas fuera del cuerpo. l fue capaz de mostrar que la produccin de calor en el cuerpo animal es directamente proporcional al consumo de oxgeno.

Lavoisier compar el calor animal que era producido por una lmpara o vela. Pero el logro de guiar la moderna era de la nutricin no le correspondi verlo durante su vida. Fuera de su laboratorio l fue recaudador de impuestos y se volvi aristcrata.

3. Etapa mineral (desde el siglo XIX hasta la fecha)La ocurrencia del bocio en algunos animales y personas es muy antigua. En 1822, Boussingault, mientras viajaba por Suramrica, observ que los habitantes de algunas villas que utilizaban sal conteniendo yodo estaban libres de bocio, pero aquellas personas que utilizaban sal simple sufran el padecimiento. Inmediatamente, l recomend el uso de yodo a bajos niveles para prevenir la enfermedad.

Deficiencia de Yodo

BOCIO

En 1838, Berzelius, notable qumico suizo, conclua que el hierro en la hemoglobina haca posible que la sangre absorbiera mucho oxgeno

Fe

Hemoglobina

La estructura mineral de huesos y dientes fue reconocida tempranamente por los investigadores. En 1840 Ch. J. Chossat, un mdico suizo, gan un premio por mostrar que una dieta a base de trigo y agua puede ser suplementada para que los huesos de palomas en crecimiento se desarrollaran. En 1843 la importancia del calcio en la dieta fue atestiguada por Boussingault, quien realiz estudios de balance de calcio en animales.

Ca

La creencia general a principios del siglo XX fue que Na, Cl, Ca, P y probablemente el Fe fueron los minerales ms importantes en nutricin animal. Poca atencin se ha dado a otros elementos conocidos por estar presentes en los tejidos en cantidades menores. La importancia de los elementos traza en nutricin animal fue realmente aceptada despus del descubrimiento de las vitaminas. Na Cl P Ca Fe Cu I Co Zn Mn Se F Cr Mo Fe

1900

1930

4. Etapa de las vitaminas (1910 hasta la fecha)Hasta principios de 1900, si la racin contena protenas, grasas, carbohidratos y minerales, junto con cierta cantidad de fibra, eran considerados como una dieta completa. Sin embargo, el beriberi haba sido conocida en China desde 2,600 aos A.C., se presentaba en los distritos del oriente en los que se coma arroz cuando la maquinaria de molienda fue introducida de occidente; y el escorbuto fue ampliamente conocido que ocurra entre los marineros que coma carne y pan

Sin embargo, dicha enfermedad fue atribuida por siglos a sustancias txicas en el tracto digestivo causadas por organismos patgenos, ms que a deficiencias alimentarias.

Largos viajes Comida almacenada

A travs del mtodo de ensayo y error se fueron descubriendo que los alimentos especficos podran ayudar a tratar cierto tipo de enfermedades. En 1747, Lind, cirujano britnico, mostr que el jugo de los ctricos poda cura el escorbuto. En 1881, Lunin lleg a la conclusin de que ciertos alimentos, como la leche, contenan pequeas cantidades de una sustancia esencial para la vida. En 1897, Eijkman, mdico dans, trabajando en las indias orientales, produjo y cur a gallinas que padecieron escorbuto, simplemente con cambiar la dieta de arroz descascarillado por arroz entero.

En pocas muy tempranas en China se utilizaba un brebaje rico en vitamina A para remediar la ceguera nocturna. Adems, aceite de hgado de bacalao era utilizado para tratar o prevenir el raquistismo antes de que fuera conocida la causa de la enfermedad.

CEGUERA NOCTURNA

RAQUITISMO

El significado de estas observaciones relativas a la dieta, sin embargo, no fueron suficientemente apreciadas hasta que los investigadores concluyeron que era deseable en muchas investigaciones utilizar dietas purificadas complementadas con la medicin del valor de los alimentos a base de anlisis qumicos. Estas raciones eran hechas con nutrientes relativamente purificados: protenas, carbohidratos, grasas y minerales; de las que sustancias no identificadas fueron excluidas. Con estas raciones purificadas, los animales mostraban experiencias comunes, los animales limitados a sus dietas no slo fallaban para crecer, sino que moran si las investigaciones se llevaban por largo tiempo. Muchos investigadores explicaban los fracasos en base a la poca palatabilidad de la dieta y a la monotona de sus raciones. Dieta ideal Carbohidratos Lpidos Proteinas Minerales

Animales que no crecan o moran

Finalmente se demostr que las dietas purificadas carecan de ciertas sustancias, pequeas en cantidad y que eran desconocidas para la ciencia. Sin embargo, estas sustancias eran esenciales para el mantenimiento de la salud y vida, as como en la utilizacin de los principales ingredientes del alimento. Con estos hallazgos, una nueva era de la ciencia empez. El aprovechamiento moderno de la nutricin haba nacido. Casimir Funk, cientfico polaco que trabajada en Londres, descubri la evidencia de que una sustancia que se localizaba en la cascarilla del arroz, en 1912. l la llam vital amina, porque qumicamente era una amina. Esta sustancia, ms tarde identificada como tiamina o vitamina B1, dio el nombre genrico a estos compuestos. Dieta ideal Carbohidratos Lpidos Proteinas Minerales + vitaminas Crecimiento normal

5. Etapa de los estndares de alimentacinLos estndares de alimentacin son tablas que muestran las cantidades de uno o ms nutrientes necesarios para las diferentes especies de animales para diferentes propsitos. Sirven como gua en el balanceo de raciones y en las prcticas de alimentacin. Muchos de los estndares de alimentacin estn expresados en: 1) cantidades de nutrientes requeridos por da y 2) porcentaje de la racin. El primer tipo es utilizado donde los animales estn provistos de cantidades de alimento para ser consumidas en un periodo de 24 hr; mientras que el segundo es utilizado cuando los animales estn provistos de una racin sin limitacin en tiempo de consumo.

1. Recien nacida

2. Becerra lactante

3. Becerra destetada

4. Becerra en crecimiento

5. vaquilla

6. Vaquilla mostrando celo

7. Monta o 8. Vaca gestante Inseminacin artificial

9. Vaca al parto

- El primer estndar de alimentacin fue desarrollado en 1810, por Thaer, cientfico alemn. l tomo heno de pradera como su estndar comparando los nutrientes extrables de otros alimentos, - En 1859, Grouven, otro cientfico alemn, hizo los anlisis de protena, grasa, y carbohidratos para formular un estndar de alimentacin para animales de granja. - En 1864, Wolf, cientfico alemn, invent un estndar de alimentacin basado en los nutrientes digestibles obtenidos de experimentos de alimentacin. - En 1897, Lehmann, de Alemania, moderniz los estndares de Wolf. Siguieron otros sistemas, como el de total de nutrientes digestibles de Henry. - En 1898, los valores almidn de Keller, cientfico alemn, en 1907 el sistema de unidades alimenticias escandinavas. Los estndares de la vaca lechera de Haecker, de Minessota en 1914; los valores de energa neta de Armsby en 1915; las unidades productivas desarrolladas por Mollgaad de Dinamarca, en 1939; y los valores de energa productiva recolectados por Fraps de la estacin de Texas entre 1939 y 1941.

Hoy, los ms extensos estndares de alimentacin son utilizados en Estados Unidos y son publicados por el NRC. En Inglaterra tambin son publicados los estndares del ARC. Otros pases tiene similares grupos de estudio que hacen recomendaciones sobre los requerimientos nutritivos de los animales. En Estados Unidos, el sistema del TND ha servido como base a otros sistemas de evaluacin de la energa, particularmente energa neta. Inglaterra usa energa metabolizable ajustada de acuerdo a la eficiencia con la que el alimento o dieta es utilizada para un propsito particular. Otros estndares europeos estn basados en equivalentes almidn, unidades alimenticias escandinavas y otros mtodos de evaluacin.

National Research Council

ARC

INRA

6. Etapa de los aminocidos Entre los ms recientes logros en nutricin est la identificacin de los aminocidos esenciales por William C. Rose y colaboradores de la Universidad de Illinois, ellos en 1930, iniciaron una brillante serie de estudios, utilizando una nueva tcnica con la que obtuvieron informacin especfica relativa a los aminocidos que estaban presentes en los alimentos. Utilizando dietas diseadas de otra manera para que las ratas tuvieran un crecimiento normal, y en las cuales el nitrgeno fue proporcionado en forma de aminocidos, el efecto de la adicin o falta de cada uno de los aminocidos fue estudiado. Simultneamente los estudiantes de doctorado condujeron sus investigaciones confirmando los resultados. Ellos examinaron cada aminocido a diferentes niveles y determinaron la cantidad necesaria para una ptima utilizacin de la protena dietaria. As con el resultado de estas investigaciones, los investigadores de Illinois fueron capaces de clasificar los 10 aminocidos esenciales, as como los no esenciales.

Lisina, Metionina, Treonina, Triptfano, (taurina)

Etapa de los aditivos e implantes En las dcadas de 1950 y 1960, una nueva era en la ganadera comenz cuando se observ que los antibiticos y el estilbestrol podran incrementar la eficiencia en la ganancia de peso de los animales. Fueron llamadas las drogas maravillosas de nuestro tiempo. En 1949, Jukes del laboratorio Lederle, encontr que los antibiticos tenan un nuevo uso al ser adicionados en los alimentos, mejorando el crecimiento y la eficiencia alimenticia. En 1952, Burrroughs, de la Universidad Estatal de Oklahoma, report que la alimentacin con dietiestilbestrol podra disminuir la cantidad de alimento utilizado e incrementar la ganancia de peso en el ganado en finalizacin. En 1954, el estilbestrol fue aprobado por la FDA para ser utilizado en La finalizacin del ganado, y en 1956, la FDA aprob el uso de los implantes de estilbestrol en becerros en finalizacin.

Animales + aditivos 15% de ganancia

Actualmente, ms de 1,000 drogas estn aprobadas por la FDA para ser utilizadas por los ganaderos y avicultores, y 80 % de los animales reciben a travs del alimento algn tipo de droga durante su vida. Cuando son utilizadas adecuadamente, las drogas ayudan al ganadero a producir productos seguros y sanos para los consumidores a bajos precios. Entre los nuevos aditivos e implantes estn siendo examinados o utilizados varios antifungales (incluyendo antibiticos, antibacteriales y antifungales), hormonas o sustancias similares, enzimas, y ionforos. Productos adicionales estn evolucionando, algunos hechos de manera comercial por medio de la tcnica de recombinacin del DNA.

PRODUCCION ANIMAL

Etapa biotecnolgica El desarrollo de del empalme de genes (recombinacin del DNA) a dado inicio a una nueva era. En mayo de 1977, cientficos de la Universidad de California. Reportaron los resultados de la alteracin de genes introduciendo en una bacteria ordinaria factores capaces de producir insulina, una invaluable hormona extrada del cerdo, borrego y bovino, esencial para la supervivencia de los diabticos. Este hecho dio inicio a la mayor revolucin cientfica llamada biotecnologa.

Biotecnologa es el aspecto de la tecnologa concerniente a la aplicacin de un orden de herramientas biolgicas e ingenierlies, de empalmamiento de genes a manipulacin de clulas, tejidos, y genes con un cierto control de sus caractersticas. Esto involucra a todas las facetas de la produccin animal, de la crianza y alimentacin hasta la obtencin de productos finales, incluyendo las caractersticas genticas de los animales, los alimentos que ellos consumen, su digestin, fisiologa, tolerancia al estrs, resistencia a enfermedades, eficiencia de produccin, la composicin calidad y cantidad de productos obtenidos, acompaados con la produccin de grandes cantidades de drogas y qumicos. El uso potencial es de cientos o quizs miles. Mientras que algunos productos decaen otros se integran a la produccin comercial.

Todo el equipo del alimento: productores, procesadores y consumidores obtiene beneficios de la biotecnologa, abundancia de productos de alta calidad producidos en forma ms eficiente. Sin embargo, el progreso puede ser retardado por la regulacin y los problemas sociales, as como algunos productores y procesadores que han fallado a lo largo del camino. No obstante, con la apertura del nuevo siglo XXI se predice que la magnitud de cambios inducidos por la biotecnologa sern similares a los que produjo la mecanizacin, con lo que en la produccin agrcola norteamericana podr aumentarse 20 veces.

HACIA DONDE DEBEMOS DIRIGIR LA INVESTIGACIN EN NUTRICIN ANIMAL? Necesitamos conocer ms acerca de los requerimientos de los animales Necesitamos conocer ms acerca de los sistemas de energa Necesitamos alimentar a los animales con ms forraje y menos granos Necesitamos conocer ms acerca de la conducta animal y de su medio ambiente Necesitamos conservar la energa Necesitamos usar los agroqumicos y drogas con discrecin Necesitamos controlar la contaminacin.

1.2.1. Nutrimentos como sustentadores de la homeostasis, salud y produccin animal Cuadro en el que se muestran algunos de las funciones y sitios de almacenamiento de diferentes nutrientes. Carbohidratos: Energa a corto plazo (almidn, glucosa) Energa a mediano plazo (glucgeno) Fuente de carbohidratos estructurales (celulosa)>>>>fibra cruda Fuentes para nucletidos Sirven como saborizantes Agente gelificante (pectinas) Insumo para la fabricacin de bebidas alcohlicas

Lpidos: Energa a largo plazo (tejido adiposo), cidos grasos, para las membranas celulares, cidos grasos esenciales y prostaglandinas Terpenos y vitamina A y hormonas vegetales Fuente colesterol (hormonas sexuales y vitamina D), Tocoferoles (Viotamina E.) Lipoprotenas (transporte de lpidos Fosfolpidos (cerebro) Aceites esenciales (races, tallos, hojas, frutos, flores)

Protenas Constituyen: Hemoglobulinas Hormonas Msculo Enzimas (vitaminas del complejo B) Venenos vulos Leche Carne Piel Uas Cuernos

Vitaminas Liposolubles A: antixeroftlmica, promotora del crecimiento seo, anticegura nocturna, protectora de epitelios D: Antirraqutica, antiosteoporosis E: Antioxidante, Antiesterilidad Hidrosolubles B1 tiamina: (metabolismo de carbohidratos) antineurtica B2 Riboflavina (metabolismo de protenas, grasas y cidos nuclicos) B6 Piridoxina (metabolismo de protenas, carbohidratos y cidos grasos) B12 Cianocobalamina (metabolismo de protenas) anemia peniciosa Biotina (metabolismo de protenas, cidos grasos y gluconeognesis) cido flico (metabolismo de protenas y cidos nuclicos): hematopoyesis cido nicotnico: (metabolismo de carbohidratos, protenas y lpidos) cido pantotnico (metabolismo de carbohidratos, protenas y cidos grasos) Colina: (metabolismo de transporte y metabolismo de grasas) Vitamina C: (metabolismo de hormonas esteroidales, coagulacin de la sangre, defensa inmunolgica).

Minerales Macrominerales Ca: estructura de los de huesos, coagulacin de la sangre, impulso nervioso P: estructura de los huesos, constituyente del ATP Mg: excitabiloidad neuro-muscular, catalizador enzimtico Na: equilibrio hdrico, bomba de sodio Cl: equilibrio hdrico, constituyente del cido clorhdrico K: contracciones musculares, Fe: constituyente de la hemoglobina Zn: desarrollo testicular, espermatogensis, estructuras cutneas Cu: sntesis de hemoglobina Mn: Reproduccin y estructura del hueso I: oxidoreducciones (velocidad del metabolismo) Co: sntesis de vitamina B12 Se: antioxidante

Los alimentos tambin pueden contener otras sustancias (txicas) Nitratos y nitritos Urea Oxalatos Saponinas Glicsidos Taninos HCN Aminocidos txicos (mimosina) Micotoxinas Metales pesados (Hg, Pb, Ar, Cd, Va, Cr, Co.)