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Proyecto de Valorización del Lactosuero

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Proyecto: Péptidos Bioactivos a partir de Lactosuero Ácido

Autor: Facultad de Ciencias Agrarias Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín

La industria láctea es uno de los sectores más importantes de la economía de países industrializados y de mayor dinamismo en innovación de nuevos productos y/o ingredientes alimentarios. Aproximadamente 85-90% del total de la leche utilizada en la industria quesera es eliminada como lactosuero, un subproducto que contiene agua, lactosa, proteínas, lípidos, minerales y vitaminas. Este contenido de nutrientes genera una demanda bioquímica (DBO) y química de oxígeno (DQO) alta. Por esta razón, al ser tratado como efluente genera serios, problemas de contaminación ambiental.

Uno de los componentes de mayor importancia del lactosuero son las proteínas debido a sus propiedades físicas, químicas, funcionales y nutritivas. Estas proteínas son una fuente importante de péptidos con actividad biológica, que son inactivos cuando se encuentran conformando la estructura proteica; pero al ser liberados por procesos hidrolíticos modulan diferentes procesos fisiológicos en el organismo. Los péptidos han recibido gran interés para su aplicación en el desarrollo de productos alimentarios con valor agregado. El proyecto busca obtener péptidos bioactivos a partir de proteínas de lactosuero ácido aplicando tecnologías de concentración proteica e hidrolisis enzimática, con potencial aplicación en la industria alimentaria como ingredientes funcionales.

Proyecto: Aprovechamiento del lactosuero dulce para el desarrollo de un concentrado de proteínas séricas obtenidas por tecnología de separación por membranas y su inclusión por membranas y su inclusión en elaboración de quesos frescos.

La tecnología de ultrafiltración, aplicada al lactosuero, permite concentrar selectivamente su fracción proteíca, que es de alto valor biológico. De esta manera se obtienen concentrados de proteína de suero (WPC). Este WPC puede ser micropartículado, proceso que se define como el sometimiento de esta proteína a un tratamiento térmico en condiciones de estrés mecánico, donde la fuerza de cizalla evita la formación de una matriz gelificada y da lugar a la formación de pequeños agregados.

 

Proyecto: desarrollo de un edulcorante a partir de lactosuero dulce y efectos de su adición como endulzante en alimentos

El concentrado de lactosa que se obtiene a partir del proceso de filtración por membranas del lactosuero dulce, puede ser hidrolizado y sometido a evaporación hasta obtener un sirope que por su contenido en carbohidratos como: glucosa, galactosa y lactosa se utiliza como sustituto de la sacarosa al endulzar diferentes alimentos. Durante su elaboración es posible obtener galacto-oligosacaridos que actúan como prebióticos al estimular la proliferación de bacterias intestinales como el ácido láctico y las bifidobacterias.

 

El uso de lactosuero como edulcorante plantea alternativas adicionales en el aprovechamiento del suero de leche; un abundante subproducto de la industria láctea que se genera durante la producción de quesos frescos, superando los 160 millones de toneladas al año, a nivel mundial,  y cuya inadecuada disposición ocasiona problemas críticos de contaminación ambiental, alcanzando DBO del orden de 40.000 a 50.000 mg O2/L. La lactosa es la materia orgánica más abundante en el lactosuero y principal responsable de Ia contaminación que este genera. Su recuperación puede disminuir la DBO del suero lácteo hasta en un 8o%

Otras lineas de investigación:

  • ENCAPSULAMIENTO DE MICROORGANISMOS CON PROTEÍNAS DE SUERO CONCENTRADAS
  • DESARROLLO DE BEBIDAS NUTRACÉUTICAS A PARTIR DE LACTOSUERO

Coordinadores del Proyecto: 

  • José Uriel Sepúlveda Valencia
  • Héctor José Ciro Valásquez
  • Eduardo Rodríguez Sandoval
  • Jesús Gil Gonzales

Profesores Asociados de Dedicación Exclusiva Departamento de Ingeniería Agrícola y Alimentos

Investigadores:

  • Ana Juleza Mosquera Martínez  – Ing. Química. MSc., © Ph.D.
  • Zandra Zapara Bustamante – Ing. Biológica, MSc., © Ph.D.
  • Edison Bejarano Toro – Zootecnista, MSc., © Ph.D.
  • Jacqueline Agudelo Chaparro – Química Alimentos, MSc., © Ph.D.
  • Nelly Sánchez Mesa – Ing. Química, MSc., © Ph.D.
  • Sandra Liliana Vargas – Ing. Biológica, MSc., ©
  • David Mesa Valencia – Ing. Agrícola, (E) Msc.
  • Darío José Rincón García – Ing. Agrícola, © MSc.
  • Laura Pérez Escobar – Zootecnista, (e) MSc.

 

 

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Optimizando el uso del semen sexado

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El semen bovino se debe descongelar a 35°C durante 45 segundos. Si esta temperatura no es exacta, una descongelación inadecuada puede afectar la calidad y viabilidad del semen.


Por: JODEE SATTLER (Estados Unidos)

Durante la segunda mitad del siglo XX (aproximadamente de 1955 a 2005), el rendimiento reproductivo del ganado lechero disminuyó considerablemente. Una variedad de factores –desde una mayor producción de leche, hasta una mayor endogamia y una nutrición inferior a la óptima– pueden haber contribuido a este retroceso.

Fisiólogos reproductivos, genetistas y otros expertos colaboradores de la industria láctea, algunos de ellos fueron convocados por el Consejo de Reproducción del Ganado Lechero de los Estados Unidos (DCRC, por sus siglas en inglés) para revertir esta tendencia negativa de la reproducción.

Durante la Reunión Anual del DCRC de 2022, el Dr. Paul Fricke, profesor de reproducción de ganado lechero de la Universidad de Wisconsin y especialista en Extensión, describió la “reversión”, es decir este gran cambio que comenzó en 2002, como una «revolución en la reproducción».

«El espectacular aumento de la reproducción se ha producido durante la última década (más o menos)», decía Fricke.

Si bien la mejora de la genética, la nutrición y los protocolos de manejo ayudaron a mejorar la reproducción del ganado lechero, la adopción de programas de fertilidad, como la inseminación artificial programada (IAT) y la resincronización de la ovulación (resincronización) después de un diagnóstico de falta de preñez, jugó un papel importante en el aumento del rendimiento reproductivo. Además, combinar los programas de fertilidad con nuevas tecnologías para la detección del estro, basadas en sistemas de seguimiento de la actividad, ayudó eficazmente a lograr mejores tasas de preñez.

Estrategias que conducen al progreso reproductivo

Durante esta revolución, el rendimiento y la economía del semen sexado mejoraron. Sin embargo, el rendimiento del semen sexado todavía está por detrás del rendimiento del semen convencional. El uso de semen sexado aumenta el progreso genético en los rebaños lecheros a través de una mayor intensidad de selección de madres (Khalajzadeh et al., 2012).

Otras estrategias incluyen pruebas genómicas o de pedigrí para identificar novillas y vacas genéticamente superiores, el uso de semen sexado para inseminar novillas lecheras genéticamente superiores y vacas lactantes equilibradas para las necesidades de reemplazo (Weigel et al., 2012) y el uso de semen de bovino de carne para inseminar novillas con méritos genéticos bajos y vacas para producir terneros cruzados con mayor valor en el mercado de la carne (Ettema et al., 2017).

«Esto ha llevado a una tendencia en rápida evolución a utilizar semen Holstein sexado, semen Holstein convencional y semen de bovino de carne convencional para inseminar hembras Holstein en los Estados Unidos», decía Fricke.

Mejorar la fertilidad con semen sexado

Dado el importante papel del semen sexado para ayudar a los productores lecheros a “dimensionar correctamente” sus hatos y capitalizar la mejor genética del rebaño, Fricke centró su presentación en estrategias de manejo para mejorar la fertilidad del semen sexado en novillas no lactantes y vacas lecheras lactantes.

Fricke explicó que las novillas no responden favorablemente a los protocolos de sincronización basados ​​únicamente en GnRH y PGF2α, como Ovsynch. La “clave” es incluir un inserto de progesterona intravaginal controlado (CIDR) durante el protocolo. Esta práctica evita que las novillas muestren estro hasta que se retira el inserto CIDR, lo que aumenta la sincronía con el protocolo.

La DCRC recomienda el protocolo CIDR-Synch de 5 días (https://www.dcrcouncil.org/protocols) para novillas lecheras. Fricke observó que del 27% al 33% de las novillas presentan estro >24 horas antes de la IAT programada con el protocolo CIDR-Synch de 5 días. «Esto hace que la detección del estro durante el protocolo CIDR-Synch de 5 días sea un requisito para lograr tasas de concepción aceptables», comentó.

Lauber et al. (2021) condujeron una prueba de campo para comparar programas de manejo reproductivo para el envío de novillas Holstein a su primera inseminación con semen sexado. Los investigadores evaluaron:

  • CIDR5 (sincronización CIDR de 5 días)
  • CIDR6 (sincronización CIDR de 6 días)
  • EDAI (la PGF2α en el día 0 fue seguida por una detección de estro una vez al día [detección visual de la eliminación de tiza de la cola y otros signos] e IA)

El equipo de investigación concluyó que, aunque retrasar el retiro del dispositivo CIDR 24 horas en un protocolo CIDR-Synch de cinco días suprimió la expresión temprana del estro antes de la IAT, retrasar la eliminación del CIDR 24 horas tendía a disminuir la preñez por inseminación artificial (P/IA) en novillas inseminadas con semen sexado.

Además, el sometimiento de las novillas a un protocolo CIDR-Synch de cinco días para la primera IA tendió a aumentar el P/IA y a disminuir el costo por preñez en comparación con las novillas EDAI. Fricke explicó que la disminución del costo por embarazo se debió a la disminución de los días de alimentación. Además, esta disminución del costo cubrió con creces el costo del protocolo CIDR-Synch de 5 días y resultó en una disminución general de $17 en el costo por preñez, en comparación con las novillas inseminadas al estro, después del tratamiento con prostaglandinas.

Momento de la IA: semen sexado versus semen convencional

¿El momento óptimo de IA es diferente para el semen sexado en comparación con el semen convencional? Parece que la respuesta es «sí».

Bombardelli et al. (2016) evaluaron el uso de semen sexado en vacas lactantes con un sistema de monitoreo de actividad en vacas Jersey a IAT en función del aumento de actividad. En general, la P/IA usando semen sexado fue mayor para las vacas Jersey inseminadas entre 23 y 41 horas después del inicio de la actividad, lo cual es más tarde que el momento óptimo para el semen convencional de cuatro a 12 horas (sistema radiotelemétrico) después del inicio de la actividad de pie. (Dransfield et al., 1998) u ocho a 16 horas (sistema de monitoreo de actividad) después del inicio de la actividad (Stevenson et al., 2014).

«La inseminación posterior de vacas de alta producción utilizando semen sexado puede ser óptima para las vacas inseminadas en celo», dijo Fricke. Esto se debe a que la ovulación ocurre más tarde en relación con el inicio del estro en vacas de alta producción a medida que aumenta la producción de leche cerca del momento del estro.

Programa de fertilidad: sincronización óptima de la IA con semen sexado

¿Cuál es el momento óptimo de la IA utilizando semen sexado cuando el intervalo entre el momento de la IA y la ovulación se controla mediante un programa de fertilidad en el primer servicio? Para abordar esta cuestión, Lauber et al. (2020) sometieron a vacas primíparas a un protocolo Doble-Ovsynch para el primer servicio que incluía un segundo tratamiento con PGF2α 24 horas después del primero en la parte del protocolo de reproducción-Ovsynch como lo describen Brusveen et al. (2009).

El último tratamiento con GnRH (G2) varió entre tratamientos y IAT. Para variar el intervalo entre G2 y TAI, las vacas fueron asignadas al azar a dos tratamientos para recibir G2 16 (G2-16) o 24 (G2-24) horas antes de TAI, que se fijó en 48 horas después del segundo tratamiento con PGF2α del programa de reproducción. -Porción Ovsynch del protocolo Double-Ovsynch.

El equipo de investigación encontró que las vacas G2-24 tenían menos P/AI que las vacas G2-16 a los 34 ± 3 días (44% vs. 50%) y 80 ± 17 días (41% vs. 48%) después de la IAT. La pérdida de preñeces y la proporción de sexos fetales no difirieron entre los tratamientos. La inducción de la ovulación más temprana en relación con el IAT después de un protocolo Doble-Ovsynch disminuyó la P/AI en vacas Holstein primíparas, mientras que la pérdida de preñez y la proporción de fetos femeninos no difirieron entre los tratamientos.

Estrategia de inseminación de primer servicio

En un estudio de campo, Lauber et al. (2022) incluyeron 742 vacas Jersey en lactancia, que fueron asignadas al azar según el número de etiqueta auricular y dentro del paridad para su presentación, ya sea al primer servicio después de un protocolo Double-Ovsynch (DO) o a un protocolo para la sincronización del estro con detección del estro dos veces al día (EDAI) utilizando semen Jersey sexado.

¿Los resultados? La media de días desde PGF2α (día 24) hasta IA fue mayor para las vacas EDAI que para las DO, mientras que la proporción de vacas inseminadas fue mayor para las vacas DO que para las EDAI (100% vs. 75%). “Así, el 75% de las vacas en el tratamiento EDAI fueron detectadas en estro e inseminadas, mientras que el 25% de las vacas no fueron detectadas en estro y fueron sometidas a IAT después de un protocolo Ovsynch para el primer servicio”, informó Fricke.

En pocas palabras: este estudio encontró que las vacas Jersey lactantes sometidas a un protocolo DO para IAT en el primer servicio tenían más P/AI para semen sexado y de carne que las vacas inseminadas después de la sincronización del estro.

 

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