Betaína o Colina + Metionina ¿Cuáles son los Beneficios?

Por Tim Horne
Chemunique International

Janet Remus
DuPont – Danisco Animal Nutrition,
Marlborough, Wiltshire, Reino Unido.

Traducción:
DuPont – Danisco Animal Nutrition.

Introducción

Betaína, el trimetil derivado del aminoácido glicina, durante mucho tiempo ha sido conocida por su capacidad de proporcionar ventajas significativas de rendimiento en las operaciones de producción porcina y avícola, especialmente al permitir que los animales mantengan altos niveles de rendimiento bajo condiciones de estrés térmico y por enfermedades. Estos efectos de la betaína, junto con la capacidad de incluir ésta en las dietas casi sin ningún costo adicional, a través de la sustitución de colina y metionina añadidas, ha dado lugar a que la demanda del producto supera consistentemente el suministro del producto a nivel mundial. Sin embargo, las recientes inversiones en instalaciones de producción global de betaína, aumentaron el acceso de los productores de alimento a una cadena de suministro más sostenible.

A su vez, esto ha dado lugar a un renovado interés científico y comercial en los beneficios que esta molécula puede proporcionar a los productores e integradores.
Para entender el papel de la betaína en la dieta y en el metabolismo, es necesario comprender la estructura molecular del compuesto (Figura 1). Cada molécula de betaína tiene tres grupos inestables de metilo que le permiten actuar como un donante de metilo en el metabolismo.

El segundo punto importante a considerar es que la molécula de betaína tiene carga positiva y negativa, lo que significa que no perturba el metabolismo celular cuando se acumula a niveles altos. Junto con otros factores, eso le da el carácter de un osmolito, o sea, el animal necesita menos agua en sus células y por lo tanto utiliza menos energía para mantener el equilibrio osmótico. Aunque los beneficios de la betaína para el animal sean numerosos, esencialmente, todos se originan a partir del metilo o en las capacidades osmóticas de la molécula.

La betaína como donante de metilo

Como donante de metilo, la betaína es más eficaz que la metionina o la colina, que se añaden de forma habitual a las dietas avícolas y porcinas. La mayor eficiencia de la betaína es debida al hecho de que el cloruro de colina tiene que ser convertido primero en betaína en los procesos metabólicos para que pueda jugar un papel como donante de metilo (Figura 2). Por lo tanto, aunque haya un requisito nutricional mínimo específico, tanto para la colina como para la metionina, de modo que puedan soportar las funciones que no requieren metilación, la adición directa de betaína a la dieta es más eficaz que la adición de colina sintética. Varios estudios que han investigado el intercambio entre la betaína y la colina han concluido que el cloruro de colina suplementario puede, en la mayoría de los casos, ser extraído completamente de la dieta, ya que la colina endógena de la materia-prima es generalmente suficiente para satisfacer las necesidades específicas de colina del animal (para necesidades que no requieren metilación).

Betaína o Colina + Metionina ¿Cuáles son los Beneficios? Betaina o Colina 1

Esto se ha demostrado en Suecia en un estudio con pollos de engorda, con una dieta a base de trigo, en el que la sustitución de 0,03% de colina por una cantidad similar de Betafin® betaína de Danisco Animal Nutrition, resultó en un crecimiento similar, pero con una reducción significativa de conversión alimenticia.

Un estudio similar realizado por el Instituto Internacional de Investigación Animal, México, confirmó estos resultados en dietas a base de sorgo. En el caso de la metionina, la suplementación aún es necesaria, aunque quizás a niveles significativamente reducidos.

Una investigación en Estambul, Turquía, mostró que la sustitución con betaína del 20% de metionina total y de todo el cloruro de colina añadido a la dieta de los pollos de engorda, no resultó en una reducción significativa del rendimiento en comparación con un control positivo en dietas basadas en maíz.

La betaína reduce el estrés osmótico

Los efectos osmóticos de la betaína están bien documentados y proporcionan, sustancialmente, más beneficios para las aves y los cerdos que en su papel más sencillo de donante de metilo. Como parte de esta función, la betaína permite que los animales mantengan el equilibrio hídrico en los tejidos y en las células sin efectos adversos sobre la función celular.

Para entender el mecanismo exacto, es necesario entender lo que sucede cuando los animales sufren estrés térmico y, en consecuencia, se deshidratan ligeramente. Las células se someten al estrés hiperosmótico como resultado de concentraciones más altas de iones fuera de las células. La pérdida de agua de las células y el aumento de la concentración de iones dentro de ellas interfieren con la estructura proteica y enzimática, con la producción de ATP y pueden, básicamente, causar la muerte celular si no se corrigen.

Para aliviar el estrés osmótico, las células activan las bombas de sodio y potasio que intentan corregir el equilibrio iónico en toda la membrana celular. Esto es un proceso energéticamente costoso, porque para cada intercambio iónico se utiliza una unidad de ATP. Al proporcionar betaína suplementaria y aumentar su concentración intracelular, las células necesitan bombear menos iones para mantener el equilibrio osmótico, reduciendo efectivamente los requisitos energéticos de mantenimiento del animal (Figura 3). Este efecto ha sido bien demostrado en cerdos que recibieron betaína en la dieta. Se estima que el efecto de ahorro de energía de mantenimiento debido a la betaína en la dieta fue de aproximadamente el 10% de la energía de mantenimiento, o 3,2% de la energía alimenticia total (Partridge, 2002).

Betaína o Colina + Metionina ¿Cuáles son los Beneficios? Betaina o Colina 3

En situaciones en que se experimenta el estrés térmico ambiental, los efectos beneficiosos de las propiedades osmóticas de la betaína se vuelven particularmente evidentes. La betaína puede ayudar a mantener el balance hídrico en todas las células, pero se utiliza como fuente de metilo en el hígado de los animales, aunque algunas especies también pueden usar la fuente de metilo de la betaína en los riñones. Por lo tanto, se puede obtener ambos beneficios, metílicos y osmóticos de la betaína a partir de la misma inclusión.

Un estudio realizado por Mooney et al. (1998) demostró que la retención de agua en los pollos de engorda aumentó cuando eran alimentados con dietas suplementadas con betaína y que la magnitud de dicho efecto pareció aumentar con estrés ambiental (Figura 4) ya fuera térmico o por desafío con coccidia. Cronje (2006) sugirió que la exposición al calor resulta en la redistribución de la sangre a la periferia del cuerpo y en la reducción compensatoria del suministro de la sangre al intestino, lo que daña su recubrimiento celular y permite la penetración de endotoxinas en el organismo.

Betaína o Colina + Metionina ¿Cuáles son los Beneficios? Betaina o Colina 4

Este efecto es potencialmente magnificado en animales de producción cuyas dietas altamente energéticas dañan el revestimiento intestinal. En resumen, los beneficios osmóticos de la betaína no sólo disminuyen las pérdidas de rendimiento en animales que sufren de estrés térmico, sino que también los hacen más resistentes a episodios de estrés térmico. Es probable que este efecto sea debido, en gran parte, a un aumento de la capacidad de retención de agua de las células en el nivel intestinal, reduciendo el requisito de energía de mantenimiento general del intestino, aumentando su funcionalidad.

Efectos osmóticos de betaína en la salud intestinal Además de las propiedades funcionales de la betaína como osmolito dentro de las células, varios estudios han demostrado mejoras en la fuerza de tracción del intestino después de su adición en la dieta de pollos de engorda.

Este aumento de la resistencia de la pared intestinal puede tener efectos muy positivos en la protección de los animales contra enfermedades específicas. Por ejemplo, un trabajo realizado en Colorado Quality Research, EE.UU., mostró que la betaína de la dieta aumentó significativamente la fuerza de tracción del intestino de los pollos desafiados con coccidios (Remus y Quarles, 2000). Este efecto también se ve corroborado por el trabajo realizado en el PARC Institute, EE.UU., con pollos de engorda desafiados con coccidios. Ellos demostraron una reducción de las puntuaciones de lesión en 21 días con la suplementación de betaína en dietas con diferentes niveles de salinomicina. Se observaron efectos positivos similares en la CA.

Es probable que estas mejoras de rendimiento ofrecidas por la betaína fueron causadas ya sea debido a una reducción de los requisitos de mantenimiento del intestino o por mejoras en su integridad y un aumento asociado de la digestibilidad y absorción de nutrientes de la dieta. Por ejemplo, la suplementación de la dieta de los pollos de engorda con 1,5 kg de Betafin® betaína natural, incrementó la digestibilidad de las proteínas, de lisina, de grasa y de los carotenoides en los animales con desafío de coccidia (Figura 5, Remus et al, 1995).

Betaína o Colina + Metionina ¿Cuáles son los Beneficios? Betaina o Colina 5

Otros beneficios relacionados con el papel de la betaína como osmolito mostraron efectos muy positivos en la composición de la canal, lo que tiene gran importancia para los integradores de aves y cerdos que se benefician con la oferta de productos más magros. Por ejemplo, Maghoul et al. (2009) encontró que la sustitución de colina por betaína aumenta el peso de la pechuga y disminuye la grasa abdominal de los pollos de engorda. Otro estudio realizado por Colorado Quality Research, EE.UU., también confirmó la mejora de la CA de los pollos de engorda y el aumento de rendimiento de la pechuga con la sustitución de colina por betaína, sin dejar fuera la metionina. En un estudio hecho con cerdos (Partridge, 2002), la betaína suplementaria aumentó o mantuvo aún más la ganancia diaria y al mismo tiempo, aumentó el porcentaje de carne magra, el grosor de la carne, y disminuyó la pérdida por goteo (Drip loss, término utilizado de forma internacional). En las gallinas ponedoras, la tendencia de la betaína fue reducir la incidencia de huevos muy grandes en gallinas más viejas (Castaing et al, 2002).

Por lo tanto, aunque durante muchos años las enzimas han probado tener un registro probado del aumento de la digestibilidad de nutrientes, del rendimiento de las aves y de la uniformidad, otros aditivos alimentarios pueden influir en la digestibilidad y el rendimiento a través de mecanismos indirectos (Hruby, 2009). Investigaciones han demostrado que la betaína aumenta la fuerza de tracción y reduce las lesiones relacionadas con la coccidiosis, lo que mejora la digestibilidad de nutrientes y el rendimiento de las aves. Estas mejoras de la integridad intestinal y de la absorción de nutrientes durante desafíos también reducirán la disponibilidad de nutrientes para la microflora gastrointestinal.

Aplicación práctica de la betaína

Para lograr la relación ideal de costo y respuesta de la betaína, es importante asegurar la correcta aplicación al añadirla a la dieta. Esencialmente, la betaína puede sustituir a la colina y la metionina en una razón calculada basada en el peso molecular relativo de cada molécula en relación a la betaína. Los factores de corrección para la concentración y la eficacia de la betaína en relación al producto de metionina o colina suplementario utilizado, también son aplicados para obtener una tasa final de sustitución.

Por ejemplo, 1 kg de betaína con 96% de pureza puede sustituir a 1,37 kg de DL-metionina o lo que equivale a 4,16 kg de cloruro de colina (50%) en dietas para aves. También es importante tener en cuenta que cuando se calcula el nivel de la betaína suplementaria requerida en la dieta, los niveles necesarios de betaína para suplementar la colina y la metionina se consideran aditivos. Para facilitar el uso óptimo de la betaína en las dietas, herramientas de software, como el modelo de BetacheckTM fueron desarrollados e incorporan los cálculos de: (a) el efecto de sustitución de colina, (b) el efecto de sustitución de metionina, (c) la inclusión óptima de betaína en la dieta y (d) el costo neto / ahorro por la inclusión de betaína en la dieta. Todos estos parámetros se basan en aportaciones específicas relacionados con situaciones también específicas.

En resumen, los estudios que corroboran el significativo papel de la betaína llevan ya 20 años, con beneficios uniformes de mejora en la composición de la canal, reducción de los requisitos de energía de mantenimiento, aumento de la tolerancia al estrés térmico, aumento de la salud intestinal, especialmente en condiciones bajo desafío, aumento de la resistencia de tracción del intestino y aumento de la digestibilidad de nutrientes, entre otros beneficios observados en los estudios. El aumento de la oferta global de betaína junto con las abrumadoras investigaciones que corroboran su aplicación en los alimentos, deja pocas dudas de que se convertirá en una herramienta importante para permitir que nutricionistas maximicen el rendimiento de los animales y reduzcan los costos de producción.

Para obtener más información o referencias, por favor comuníquese con DuPont – Danisco Animal Nutrition.

Artículo publicado en Los Avicultores y su Entorno Agosto-Septiembre 2014

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