Simulador de bioquímica ruminal

Valores de referencia

Elecciones de implementación (simplificaciones del simulador)

• Ración: dos ingredientes (forraje de gramínea‑leguminosa con 50 % de FDN y concentrado de grano con 55 % de almidón) más los aditivos. Son composiciones típicas, no un análisis de laboratorio.
• Constantes cinéticas: kd de FDN 0,055/h (72 % degradable), almidón 0,20/h, pectinas 0,30/h, azúcares 1,5/h; kp de partículas 0,035/h en bovino y 0,045/h en ovino a 3 % del peso vivo, que sube con el consumo (exponente 0,6). Son valores de orden de magnitud de la bibliografía, elegidos para que la ración de referencia caiga en los rangos publicados.
• pH: la diferencia de iones fuertes (DIF) parte de 22 mEq/L, sube 24 mEq/L con el forraje (potasio) y suma el 80 % del tampón que entra por litro de líquido; CO₂ disuelto 15 mM y fosfato 12 mM constantes.
• Actividad según pH: celulolíticas de 100 % a pH 6,3 hasta 10 % a 5,4 (curva suave); lactato desde S. bovis según una logística centrada en pH 5,35; las que consumen lactato activas hasta pH 4,8; toda la fermentación se frena bajo pH ~5.
• Inhibidores del metano: taninos y saponinas hasta 25 % del H₂ disponible (dosis‑respuesta exponencial), aceite 3,5 % por cada 1 % de la MS (tope 30 %), monensina 4 % directo más su efecto sobre el propionato. Del H₂ que no captan las metanógenas, 55 % va a propionato, 10 % sale libre y 35 % a otros sumideros (biomasa, acetogénesis).
• Protozoos: caen bajo pH 6,1 (con días de retraso), con las saponinas y con el aceite. Aportan butirato y alojan metanógenas: su pérdida resta hasta 12 % de la captura de H₂.
• Adaptación: sin adaptación la capacidad de consumir lactato queda en 15 % y la absorción basal en 85 %.
• Comidas: la primera a las 06:00 y el resto repartidas en el día. Se simulan cinco días y se muestra el último, ya en régimen periódico.
• Diagnóstico: acidosis láctica si el pH medio es menor que 5,4, el mínimo menor que 5,0 o el lactato medio supera 15 mM; subaguda con ≥ 3 h bajo pH 5,6 [Go]; riesgo con ≥ 5,24 h bajo 5,8 [Ze].
• Animación: ilustrativa. El reloj recorre el día en 48 s; las contracciones de mezcla y la eructación (1–2 por minuto en el animal) se muestran más lentas para poder seguirlas. La cantidad de cada microbio, partícula y burbuja es proporcional a los valores calculados.
• Notas de las actividades: escala chilena de 1,0 a 7,0; el 4,0 se obtiene con el porcentaje de exigencia que fija el docente (60 % por defecto) y la nota se redondea a una décima.

Bibliografía

• [Al] Allen MS (1997). Relationship between fermentation acid production in the rumen and the requirement for physically effective fiber. J Dairy Sci 80.
• [As] Aschenbach JR, Penner GB, Stumpff F, Gäbel G (2011). Role of fermentation acid absorption in the regulation of ruminal pH. J Anim Sci 89.
• [BB] Bailey CB, Balch CC (1961). Saliva secretion and its relation to feeding in cattle. Br J Nutr 15.
• [Ba] Bannink A, Kogut J, Dijkstra J y cols. (2006). Estimation of the stoichiometry of volatile fatty acid production in the rumen of lactating cows. J Theor Biol 238.
• [BG] Bauman DE, Griinari JM (2003). Nutritional regulation of milk fat synthesis. Annu Rev Nutr 23.
• [Be] Beauchemin KA, Kreuzer M, O'Mara F, McAllister TA (2008). Nutritional management for enteric methane abatement: a review. Aust J Exp Agric 48.
• [Er] Erdman RA (1988). Dietary buffering requirements of the lactating dairy cow: a review. J Dairy Sci 71.
• [Go] Gozho GN, Plaizier JC, Krause DO y cols. (2005). Subacute ruminal acidosis induces ruminal lipopolysaccharide endotoxin release and triggers an inflammatory response. J Dairy Sci 88.
• [IP] IPCC (2019). Refinement to the 2006 IPCC Guidelines, vol. 4, cap. 10: Emissions from livestock and manure management.
• [Ja] Janssen PH (2010). Influence of hydrogen on rumen methane formation and fermentation balances through microbial growth kinetics and fermentation thermodynamics. Anim Feed Sci Technol 160.
• [Je] Jenkins TC, Wallace RJ, Moate PJ, Mosley EE (2008). Recent advances in biohydrogenation of unsaturated fatty acids within the rumen microbial ecosystem. J Anim Sci 86.
• [Me] Mertens DR (1997). Creating a system for meeting the fiber requirements of dairy cows. J Dairy Sci 80.
• [Mu] Murphy MR, Baldwin RL, Koong LJ (1982). Estimation of stoichiometric parameters for rumen fermentation of roughage and concentrate diets. J Anim Sci 55.
• [Na] Nagaraja TG, Titgemeyer EC (2007). Ruminal acidosis in beef cattle: the current microbiological and nutritional outlook. J Dairy Sci 90 (supl.).
• [Ne] Newbold CJ, de la Fuente G, Belanche A y cols. (2015). The role of ciliate protozoa in the rumen. Front Microbiol 6.
• [Ow] Owens FN, Secrist DS, Hill WJ, Gill DR (1998). Acidosis in cattle: a review. J Anim Sci 76.
• [Pa] Patra AK, Saxena J (2010). A new perspective on the use of plant secondary metabolites to inhibit methanogenesis in the rumen. Phytochemistry 71.
• [Pl] Plaizier JC, Krause DO, Gozho GN, McBride BW (2008). Subacute ruminal acidosis in dairy cows: the physiological causes, incidence and consequences. Vet J 176.
• [RS] Russell JB, Wilson DB (1996). Why are ruminal cellulolytic bacteria unable to digest cellulose at low pH? J Dairy Sci 79. · Russell JB, Strobel HJ (1989). Effect of ionophores on ruminal fermentation. Appl Environ Microbiol 55.
• [VK] Van Kessel JAS, Russell JB (1996). The effect of pH on ruminal methanogenesis. FEMS Microbiol Ecol 20.
• [Wo] Wolin MJ (1960). A theoretical rumen fermentation balance. J Dairy Sci 43.
• [Ze] Zebeli Q, Dijkstra J, Tafaj M y cols. (2008). Modeling the adequacy of dietary fiber in dairy cows based on the responses of ruminal pH and milk fat production to composition of the diet. J Dairy Sci 91.