Elías Salvador Tasayco
Elías Salvador, T., PhD.
Profesor investigador RENACYT-UNICA
Jefe del Laboratorio de Investigación en Nutrición R & D – Facultad de Medicina
Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” – Ica
Consultor en nutrición avícola
I. Introducción
El problema de calidad de cáscara, específicamente referido a la resistencia a la rotura de cáscara de huevo, está relacionado a diferentes factores, por lo que si dentro de nuestro programa de manejo nutricional para la calidad de huevo es prioridad la mejora de la calidad de cáscara (identificado como problema o una incidencia muy alta en la granja), debemos de cuantificar y hacer una revisión analítica de los factores nutricionales y no nutricionales, incidentes bajo cada situación. La incidencia de huevos agrietados y rotos a nivel de granja puede ir hasta un 10% (<50-60 semanas de edad) y puede aumentar hasta 20 o 30% al final del ciclo de postura, provocando pérdidas económicas importantes para el avicultor. Estos valores son relativos y dependen de múltiples factores que debemos conocer, revisar, adaptar y mejorar. En este artículo veremos algunos puntos importantes relacionado a la nutrición. > (<50-60 semanas de edad) y puede aumentar hasta 20 o 30% al final del ciclo de postura, provocando pérdidas económicas importantes para el avicultor. Estos valores son relativos y dependen de múltiples factores que debemos conocer, revisar, adaptar y mejorar. En este artículo veremos algunos puntos importantes relacionado a la nutrición.
Frecuentemente encuentro que cuando se refiere a un problema de calidad de cáscara hay una respuesta automática de aumentar las fuentes de calcio en la dieta o suplementar on top, o creer que es la única causa, técnicamente no estoy alineado a esa estrategia, ya que no es el único factor. Esto es lo que me lleva a escribir el presente artículo. No olvidemos que mantener una integridad y buena calidad de cáscara depende de la buena gestión de los factores de nutrición y alimentación, edad de la gallina, línea genética, bienestar del ave, condiciones ambientales, tecnología de crianza, el manejo apropiado del proceso productivo, levante del ave, conformación corporal obtenida antes de postura, calidad de agua de bebida, salud ósea, salud intestinal, crecimiento y desarrollo de órganos, entre otros.
Actualmente, las gallinas de postura tienen diferente comportamiento productivo y calidad de huevo comparado a unos años atrás. En el periodo de levante se observa una mejor respuesta cuando se ofrece una dieta balanceada. Acabamos de terminar una prueba en dicho periodo y obtuvimos buena conformación corporal, peso vivo promedio muy por encima de los estándares, buen desarrollo de órganos y tamaño de hueso metatarso, entre otras características, lo que indica que hay un buen trabajo de la mejora genética de las líneas comerciales. Sin embargo, hay que mejorar en la gestión nutricional y formulación de dietas ya que las exigencias nutricionales y de manejo han cambiado. Características como inicio de postura, pico de postura, persistencia de postura, eficiencia alimenticia y energética por masa de huevo, longevidad de puesta (>90 semanas), son temas de interés e importante que pueden ser afectadas y conducir a problemas de calidad de huevo.
La mala calidad de la cáscara de huevo es un desafío global en la industria del huevo (Akbari et al., 2021). La calidad de la cáscara del huevo está influenciada por la raza, la edad de la gallina, el estrés general, el estrés por calor, la enfermedad, el sistema de producción y factores nutricionales como minerales, vitaminas, calidad del agua, polisacáridos no amiláceos, enzimas, contaminación del alimento (Roberts, 2004; Xie et al., 2019; Reda et al., 2020), el medio ambiente (alojamiento, programa de iluminación) (Dunn et al., 2009; Nys, 2017). Es un error frecuente, considerar que los problemas de cáscara únicamente se deben al calcio en la dieta.
Según estudios, el espesor de la capa empalizada y la organización de los cristales de calcita en esta capa (Radwan, 2016), así como el espesor y densidad de las protuberancias mamilares (Dunn et al., 2012) determinaron la resistencia a la rotura de la cáscara (Zhang et al., 2022).
Está indisolublemente ligada a la integridad del esqueleto (Whitehead, 2004). Aquí está la relación del porqué una adecuada nutrición, alimentación y manejo en la fase de crianza es clave para una buena calidad de huevo. Si la pollita ha tenido una nutrición balanceada que asegure el crecimiento y desarrollo óseo, es la base de la calidad de huevo. Después del aumento de estrógeno durante la pubertad, la formación ósea pasa de formar partes estructurales como la cortical a crear hueso medular, lo que da solo alrededor de 18 semanas para construir una base para el ciclo de puesta (Korver, 2020). La reserva de minerales acumulados en el sistema esquelético de la gallina antes de la pubertad es crucial para la formación de la cáscara del huevo, especialmente considerando la producción de calcio sin precedentes asociada con el número récord de huevos por ave en un ciclo de postura de las gallinas modernas (Anderson et al., 2013).
Una buena y completa evaluación de calidad de cáscara debe incluir las características de la microestructura y la ultraestructura de la cáscara de huevo (densidad mamilar, grosor de la capa empalizada, tamaño y orientación de los cristales de calcita) y la composición de la cutícula. Todos estos parámetros contribuyen de manera importante a las propiedades físicas del cascarón (resistencia de la cascar, permeabilidad de la cáscara) (Benavides-Reyes et al., 2021).
La calidad de la cáscara del huevo se deteriora con la edad de la gallina durante el ciclo de producción (Bain et al., 2016). La calidad interna del huevo también se deteriora con la edad de la gallina. La rotura de huevos es y siempre ha sido una pérdida económica para la industria del huevo. La mala calidad de la cáscara de huevo también es una preocupación importante para la seguridad alimentaria, ya que los huevos con cáscara dañada se contaminan más fácilmente con bacterias (Bain et al., 2013).
Antes de diseñar y aplicar planes con estrategias para mejorar calidad de cáscara de huevo recomiendo analizar cada uno de los factores, opiniones y recomendaciones que se exponen a continuación.
II. Factores
2.1 Cáscara de huevo – ultraestructura
La ultraestructura de la cáscara es el principal determinante de la calidad de la cáscara (Park y Sohn, 2018).
La parte mineral de la cáscara de huevo está formada por unidades de cristales columnares de calcita (empalizadas), de unos 70 a 80 µm de ancho, que se extienden a lo largo de su espesor (unos 330 µm). Las unidades columnares de calcita irradian desde los núcleos mamilares que están anclados en las membranas de la cáscara de huevo sobre sitios ricos en materia orgánica específicos (protuberancias mamilares) que actúan como centros de nucleación de los cristales de calcita. La parte mineral tiene una cantidad significativa de materia orgánica ocluida que refuerza los cristales de calcita, que de otro modo serían quebradizos, convirtiendo la cáscara del huevo en un material muy resistente dado su pequeño espesor (Benavides-Reyes et al., 2021). Las sustancias orgánicas, aunque se encuentra en pequeñas cantidades en la cáscara, juegan un rol clave en la resistencia de la cáscara, por lo tanto, un desbalance, déficit o alteración de esta sustancia compromete la resistencia de la cáscara de huevo.
La cantidad y composición de la matriz orgánica y el proceso de transporte de iones durante la formación de la cáscara de huevo también podrían afectar la deposición de calcio (Ahmed et al., 2005; Jonchère et al., 2012). La matriz orgánica contiene proteínas (70%) y polisacáridos (11%) como constituyentes principales (Baker y Balch, 1962; Heaney y Robinson, 1976). Se han detectado varios glicosaminoglicanos y proteoglicanos, como ácido hialurónico, sulfato de condroitina/sulfato de dermatán, sulfato de queratán y sulfato de heparán/ heparina dentro de la región mineralizada de las cáscaras de huevo (Arias et al., 1992; Liu et al., 2014; Liu et al., 2016). Diversos estudios han identificado gran cantidad de proteínas distribuidas en la matriz de la cáscara, así Mann et al. (2006) encontró 520 proteínas en la matriz soluble en ácido acético de las cáscaras de huevo, por lo que abundantes proteínas participan espaciotemporalmente en la calcificación de la cáscara de huevo (Liu et al., 2017).
El contenido de matriz orgánica total de la cáscara calcificada encontrada ha sido variable, se reportan valores de 1,84 % (Liu et al., 2017), 1,67 % (Liu et al., 2014) y de 2,29% obtenido por combustión a 580ºC en horno de mufla (Wang et al., 2014).
La matriz orgánica, juegan un papel crucial en la modulación de la ultraestructura y las propiedades mecánicas de la cáscara de huevo al afectar la tasa de crecimiento de la calcificación y la orientación de los cristales (Fernández et al., 2001). Los componentes orgánicos presentes en las cáscaras de huevo controlan la nucleación, el crecimiento y la forma de los cristales de calcita (Fernández et al., 2004; Hernández-Hernández et al., 2008).
El tamaño, la forma y la orientación de los cristales de calcita influyen significativamente en la estructura y calidad de una cáscara de huevo (Rodríguez- Navarro et al., 2002). Existe una matriz orgánica abundante que impregna las cáscaras de huevo calcificadas y muchos estudios in vitro han verificado que esta matriz puede regular la calcificación (Liu et al., 2017).
La matriz orgánica es crucial para regular la interacción y deposición de la matrizmineral (Rodríguez-Navarro et al., 2015), pero su efecto sobre las ultraestructuras y propiedades mecánicas de la cáscara de huevo puede no depender linealmente del contenido porcentual de matriz orgánica en cada cáscara de huevo (Liu et al., 2017).
La microestructura de la cáscara de huevo consiste en la membrana de la cáscara, la capa mamilar, la capa empalizada, la capa superficial de cristal (capa de cristal vertical) y la cutícula de adentro hacia afuera (Hincke et al., 2012).
La capa empalizada, la capa superficial del cristal y la cutícula constituyen la capa efectiva (Jiang et al., 2021). La altura de la capa efectiva, la capa empalizada y la densidad de las protuberancias mamilares afectan la fortaleza de la cáscara del huevo (Qiu et al., 2020). Esta estructura resulta de la precipitación secuencial de carbonato mineral y matriz orgánica durante 3 etapas de mineralización (la inicial, de crecimiento y terminal) (Fernández et al., 2001).
Según estudios, el espesor de la capa empalizada y la organización de los cristales de calcita en esta capa (Radwan, 2016), así como el espesor y densidad de las protuberancias mamilares (Dunn et al., 2012) determinaron la resistencia a la rotura de la cáscara (Zhang et al., 2022).
La cáscara del huevo está recubierta por una capa orgánica muy fina (la cutícula) que tapa los poros y evita la entrada de bacterias a través de la cáscara (Bain et al., 2013). La cutícula también reduce la humedad y la pérdida de CO2 a través de la cáscara, lo que ralentiza el deterioro natural de la calidad interna del huevo durante el almacenamiento (Benavides-Reyes et al., 2021).
2.2 Formación de la cáscara de huevo
El huevo en su formación atraviesa el oviducto, el carbonato de calcio se deposita en las fibras de la membrana de la cáscara externa e inicia su precipitación para formar la cáscara del huevo, y los constituyentes orgánicos en el líquido uterino, por ejemplo, queratina y proteoglicanos de sulfato de dermatán y proteínas de la matriz, son simultáneamente depositados en una secuencia espaciotemporal precisa durante el proceso (Fernandez et al., 1997; Arias et al., 2002; Nys et al., 2004). El proteoglicano es uno de los factores importantes en el tejido de la cáscara de huevo, especialmente en la etapa de nucleación (Fernández et al., 2001). La formación de la cáscara de huevo calcificada comienza cuando el huevo migra hacia el istmo rojo aproximadamente 5 h después de la oviposición (PO), y los primeros sitios de nucleación se depositan en la membrana externa. Luego, el óvulo migra hacia el útero y la calcificación continúa durante 3 etapas adicionales: la etapa inicial (5.5 a 10 h PO), la etapa de deposición lineal (10 a 22 h PO) y la etapa de terminación (22 a 24 h PO). La capa mamilar aumenta de altura a través de una calcificación adicional en los sitios de nucleación existentes durante la etapa inicial. Las capas empalizadas y cristal vertical se forman con la deposición de carbonato de calcio durante la etapa de deposición lineal, y la cristalización termina con la secreción de la cutícula durante la etapa de terminación (Solomon, 1991; Gautron et al., 1997; Nys et al., 1999, 2004).
2.3 Médula ósea, calcio y cáscara de huevo
La mayoría de los iones Ca2+ en la sangre se transfieren directamente a través de la absorción intestinal y algunos se movilizan indirectamente desde el hueso medular (Bar, 2009), que se compone principalmente de tibia, húmero, fémur y ulna (cúbito), y sirve como “reservorio” de calcio para la formación de la cáscara (Reynolds, 2003). La dieta aporta entre 60-70% de calcio para la formación de la cáscara de huevo. Debido a la compensación de la ingesta de Ca durante el período de luz y el requerimiento de Ca para producir la cáscara del huevo durante el período de oscuridad, otra parte del Ca se moviliza del hueso, especialmente del hueso medular (Nys, 2017). El hueso medular podría movilizarse para proporcionar diariamente el 40 % del calcio a la cáscara del huevo, o hasta el 60 % cuando se alimenta con una dieta baja en calcio (Nys y Roy, 2018). Esta fuente de hueso es crítica ya que la calcificación de la cáscara ocurre durante la escotofase (período oscuro), cuando la gallina no se está alimentando. Dado que la capacidad de almacenamiento de calcio influirá en la eficiencia reproductiva del adulto, el desarrollo esquelético adecuado es integral durante el crecimiento de las pollitas (Mueller et al., 1964).
Para hacer un seguimiento del balance de calcio en la gallina, como indicador del balance de calcio en el tejido óseo: el tarsometatarso tiene volúmenes de hueso estructural y medular y contenido de ceniza proporcionalmente más bajos que el fémur en las gallinas ponedoras (Taylor y Moore, 1954). Por lo tanto, el tarsometatarso puede ser más sensible a los cambios que el fémur (Pongmanee et al., 2020).
2.4 Suplementación de calcio y calidad de cáscara
Se han desarrollado múltiples programas nutricionales para optimizar los niveles de calcio con el fin de mejorar la calidad de los huesos y los huevos (Leeson y Summers, 2005; Duran et al., 2018). Muchos de estos estudios no informan efectos beneficiosos del calcio adicional más allá de 52 semanas de edad (Keshavarz y Nakajima, 1993) o más tarde en el día, correspondiente al momento de formación de la cáscara (Sauveur, 1991; Keshavarz, 1998).
Según nuestros estudios en este tema, con manejo adecuado o control de los factores incidentes, tampoco hemos encontrado resultados satisfactorios que con un aumento de fuentes de calcio se mejore calidad de cáscara, salvo si hay una deficiencia marcada e identificada.
La inclusión de fuentes de calcio, como partículas gruesas de cáscara de huevo y cáscara de ostra, mejora la densidad mineral ósea de la tibia (Lee et al., 2021), lo que indica que la fuente de intervención dietética puede ser beneficiosa (Hanlon et al., 2022). Las partículas gruesas de piedra caliza mejoran la calidad de la cáscara del huevo, probablemente al aumentar el tiempo medio de retención de Ca en la molleja y aumentar la absorción de Ca durante la noche, mejoran la calidad de la cáscara del huevo independientemente de la edad, mientras que su efecto sobre la resistencia ósea depende de la edad. Por lo tanto, las partículas gruesas de piedra caliza ayudan a prevenir la debilidad de los huesos en los lotes de gallinas ponedoras (Hervo et al., 2022). Dado su importancia, en otro artículo se hará una revisión más detallada sobre las fuentes, solubilidad y tamaño de partículas de carbonato de calcio sobre calidad de cáscara.
2.5 Grosor de la cáscara de huevo
Se ha considerado una medida indirecta crítica de la resistencia a la rotura de la cáscara del huevo (EBS), hay poca evidencia que respalde tal relación (Kemps et al., 2006; Chang-Ho et al., 2014; Sirri et al., 2018). Es necesario considerar que el grosor de la cáscara de huevo es diferente de un punto a otro en toda la cáscara de huevo. La variación del grosor de la cáscara desde el extremo romo al afilado del huevo es grande, mientras que la variación alrededor de la latitud es pequeña (Tyler y Geake, 1964), tomar en cuenta este reporte y hacer las mediciones en diferentes zonas en cada cáscara (extremo romo, extremo estrecho y línea ecuatorial) para precisar la información del grosor.
2.6 Resistencia a la rotura de cáscara de huevo
La resistencia de la cáscara de huevo a la rotura es de preocupación importante para la industria del huevo, ya que, durante la recolección, clasificación y transporte de los huevos, se produce una alta tasa de cáscaras de huevo agrietadas o dañadas (Sirri et al., 2018). La pérdida por cáscara de huevo dañada representa del 8 al 11% de la pérdida total de huevos (Dunn et al., 2009).
La integridad de la cáscara del huevo está influenciada por una amplia gama de factores, incluidos el genotipo y la edad de la gallina, la nutrición y la alimentación, los sistemas y el entorno de crianza, y el manejo y el procesamiento (Nys, 1986; Nys, 2001; Mabe et al., 2003; Roberts, 2004; Hidalgo et al., 2008; Valkonen et al., 2010; Świątkiewicz et al., 2015). Los factores que influyen en la resistencia de las cáscaras de huevo son muy complejos y pueden reflejar la interacción entre los componentes orgánicos e inorgánicos. Por lo tanto, la evaluación de la ultraestructura de las cáscaras de huevo nos brinda una mejor comprensión de la estructura y además reconoce que la simple medición del grosor de la cáscara de huevo no es suficiente para evaluar las propiedades mecánicas de las cáscaras de huevo cuando se exploran minerales traza (Nys et al., 2004, Stefanello et al., 2014).
Estudios relevantes muestran que el grosor total de la cáscara del huevo, la proporción de la capa empalizada y la capa mamilar, y la densidad y el ancho de las protuberancias mamilares afectan la resistencia de la cáscara del huevo (Ahmed et al., 2005, Dunn et al., 2012). La resistencia a la rotura de la cáscara depende del grosor de la capa en empalizada y la organización de los cristales de calcita en esta capa (Radwan et al., 2010), relacionada fuertemente con la disminución del grosor mamilar y la mejora de la densidad de los nudos (protuberancias) mamilares (Dunn et al., 2012). La fusión temprana de los espacios intersticiales y sus espacios más pequeños en la capa empalizada conduce a una mayor resistencia a la fractura (Fathi et al., 2016).
La cáscara del huevo se construye sobre las membranas de la cáscara y luego forma la capa de protuberancia mamilar, la capa empalizada, la capa de cristal vertical y la cutícula (Arias et al., 1993; Nys et al., 1999).
La ultraestructura de la cáscara se establece a partir de la precipitación secuencial de carbonato mineral y matriz orgánica durante las etapas de mineralización (Fernández et al., 2001). En este proceso se transfieren grandes cantidades de iones (Ca2+ y HCO3−) a través del útero para suministrar los precursores minerales de la cáscara de huevo CaCO3 (Nys y Roy, 2018). La capa empalizada es la parte más gruesa de una cáscara de huevo (Fathi et al., 2007). El tamaño, la forma y la orientación promedio de los cristales de calcita en las capas mamilar y empalizada contribuyen a afectar las propiedades mecánicas de las cáscaras de huevo (Ahmed et al., 2005; Dunn et al., 2012).
Las cáscaras de huevo de baja calidad tienden a tener protuberancias mamilares más grandes y una mayor porosidad o disposición irregular (Li et al., 2018a; Park y Sohn, 2018). La reducción en el tamaño promedio de los cristales de calcita contribuye a una alta resistencia contra la rotura de la cáscara del huevo y el grosor de la cáscara (Ahmed et al., 2005, Fathi et al., 2016).
El tamaño y la orientación de los cristales de calcita se correlacionan positivamente no solo con el grosor sino también con la resistencia a la rotura de la cáscara de un huevo (Dunn et al., 2012).
Las cáscaras de huevo de gallina que consisten en cristales altamente orientados con tamaños anormales son significativamente más débiles que las cáscaras de huevo con cristales más pequeños y menos orientados (Rodríguez-Navarro et al., 2002; Ahmed et al., 2005). La orientación de los cristales microestructurales cambia a medida que las gallinas envejecen, lo que afecta negativamente la resistencia a la rotura de la cáscara del huevo (Rodríguez-Navarro et al., 2002).
Benavides-Reyes et al. (2021) encontraron una marcada disminución en la resistencia a la rotura de la cáscara del huevo de 5,8 kg a las 33 semanas a 4,4 kg a las 67 semanas (reducción del 25 %), lo que no podría explicarse únicamente por la modesta reducción del grosor de la cáscara del huevo (reducción del 6 al 10 %) y parece estar asociada a cambios abruptos en las características de ultra y microestructura de la cáscara del huevo (es decir, disminución de la densidad mamilar; aumento del tamaño de las unidades de cristal), que ocurren en gallinas más viejas. En particular, la disminución de la densidad mamilar reduce los puntos de unión del mineral de la cáscara de huevo a las membranas y, por lo tanto, debería tener un impacto negativo en las propiedades mecánicas de la cáscara de huevo. Además, el aumento observado en el tamaño de los cristales de calcita que forman la cáscara también podría reducir la cohesión de los cristales y la resistencia de la cáscara del huevo contra los impactos.
El genotipo también está relacionado a la calidad de cáscara. Los índices de calidad de la cáscara del huevo se vieron afectados por el genotipo de las gallinas y se observaron correlaciones negativas entre el peso del huevo y los parámetros de calidad de la cáscara, como el porcentaje de cáscara del huevo (R = -0.4; P < 0.0001) y la resistencia a la rotura de la cáscara del huevo (R = -1; P < 0,05) según estudio de Zita et al. (2009).
Ledvinka et al. (2012) reportaron que el entorno (ambiente) del alojamiento afecta la microestructura de la cáscara del huevo para una mayor resistencia a la rotura de la cáscara. Solomon (2010) informó que el estrés de las gallinas tiene un impacto negativo en el grosor y la resistencia a la rotura de la cáscara del huevo.
El incremento de peso del huevo con la edad es uno de los principales aspectos productivos que los productores mantienen bajo estricto control para evitar huevos grandes, que son más propensos a romperse la cáscara durante la recolección, el transporte y el empaque que los huevos medianos (Dunn, 2013).
La disminución de la calidad de la cáscara del huevo con la edad parece deberse en parte a una disminución en la capacidad de absorción de calcio del intestino (Al-Batshan et al., 1994). Una disminución en la capacidad de transferencia de Ca de la glándula de la cáscara a la cáscara del huevo (Navikis et al., 1979) también afecta la calidad de cáscara. Estas disminuciones podrían atribuirse a una disminución en plasma de 1,25-OH2-D3 y riñón 1-a-hidroxilasa con la edad (Abe et al., 1982; Bar y Hurwitz, 1987). Según, Zita et al. (2012) observaron una disminución del 7 % en el grosor de la cáscara y del 8 % en la resistencia a la rotura de cáscara entre las 30 y las 60 semanas de edad de las gallinas.
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