Original Article

  

10.21929/abavet2019.97

Benefits of propylene glycol in the peripartum in subclinical ketosis and productive parameters in the Veracruz Tropic


ABSTRACT

The effects of propylene glycol (PG) delivered in the peripartum, on body condition (CC), concentrations of β-hydroxybutyrate (BHBA), prevalence of subclinical ketosis (CS), milk production (PL) and open days (DA) were determined in multiparous dairy cows from the tropic of Veracruz. Three weeks before, the cows were randomly selected to receive 250 ml of PG / day (n = 18) or H2O (Control, n = 18) orally and continued with the treatment until the third week postpartum. The CC was measured every week and milk daily. Starting the week of delivery, a milk sample was taken weekly for 4 weeks to determine BHBA and prevalence of CS (BHBA ≥ 200μmol / l). The statistical analysis was performed using STATISTICA 7. The PG cows maintained better (P˂0.05) CC at the fourth postpartum week (3.21 ± 0.18) than the control cows (2.7 ± 0.18). PG cows had lower (P˂0.05) CS prevalence and BHBA concentrations (0% and 51.6 ± 41.0 μmol/l) than control cows (64% and 214.5 ± 41.6 μmol/l, respectively). The PG cows produced 933.2 more liters of milk / lactation. The DAs were similar (P = 0.10) in both groups. Concluding that the treatment with peripartum PG increased the milk production, decreased the concentrations of β-hydroxybutyrate and the prevalence of CS, maintained better the CC, but did not reduce the DA.

Keywords: 

Propylene glycol; subclinical ketosis; milk production; tropics.

 


The success of the productive cycle of a dairy cow depends to a large extent on the peripartum period (Grummer, 1995). The period of transition also called by some peripartum persons, revolves around birth and has been defined in various ways, but in general it is considered as the period that goes from three weeks before to three weeks after birth (Drakley, 1999). In the dairy cow, the transition period associated with birth is the most important because of all the implications it has on the presentation of various metabolic, productive and reproductive dysfunctions (Dick et al., 1995, Butler, 2003).

At the beginning of lactation, there is an accelerated increase in nutritional requirements (Butler, et al., 2006), causing a negative energy balance, which can last for several weeks. The negative energy balance (BEN) is universal in dairy cows during the first weeks of lactation, and most of them do not develop diseases (Cardoso, 2008). In addition, it is relevant to indicate that the BEN can be started before delivery; Grummer, (1995) reported that during the last weeks of pregnancy there is a decrease in dry matter consumption promoting the negative energy balance.

Jorritsma et al., (2003) observed that the negative energy balance is caused by an inadequate hepatic biosynthesis of glucose, as confirmed by Wieghart et al., (1986) by indicating that the hepatic glucose production is directly proportional to the biosynthesized propionic acid in the rumen. The use of propylene glycol (PG), which acts as a precursor of glucose in the liver, could provide energy and help reduce the negative energy balance (Dann et al., 1999).

The objective of the study was to determine the effects of PG delivered orally during peripartum on changes in body condition, milk production, milk concentrations of β-hydroxybutyrate, prevalence of subclinical ketosis and open days in dairy cows in the tropic of Veracruz.

The present study was conducted in the livestock production unit, located in Tihuatlan municipality, Veracruz, Mexico. It has an average annual temperature of 22 °C and an average annual rainfall of 1,076 mm.

The cows were managed in an intensive rotation system of 23 hectares and 53 divisions of Brizanta grass (Brachiaria brizantha) and Estrella de África grass (Cynodon plectostachyus); they were also provided with Taiwan chopped grass (Pennisetum purpureum schum), orange peel silage, mineral salts and fresh water at free access.

Multiparous cows (n=36) were used, which were incorporated into the milking herd 3 weeks before the approximate delivery date. At that time they were administered ivermectin (IVOMEC® 1%, Boehringer Ingelheim, Mexico), subcutaneously (0.2 mg/kg), intramuscularly Vitamin E (60 mg), Selenium (600 mg), (MU-SE®, MSD Health Animal, Mexico) and Vitamin ADE (A, 250,000 IU; D3, 375,000 IU and E1 alpha-69 tocopherol acetate, 250 mg), (Vigantol® ADE, Bayer, Mexico) and received daily 2 kg of balanced feed at 18% crude protein. They were divided into two groups randomly selected, the first group received 250 ml of propylene glycol (PG) (n=18) orally once a day, and the second group (control group) were given 250 ml of clean water and by the same way (n=18). This procedure was continued until the third week after delivery.

The cows were milked mechanically in a stationary type milking system, also known as cubicle stabling. Milking was done twice a day (5:30 am and 2:30 pm). Upon entering the milking crate, the cows were trapped in the head. In front of the trap the cows had a trough that allowed them to feed during milking. All cows during milking were provided with an 18% raw protein supplement at a rate of 1 kg per 3 liters of milk produced. The milk was weighed daily using milk weighers integrated into the milk line (Waikato®).

Three weeks before delivery and until the fourth postpartum week the body condition of the cows was recorded weekly, based on the scale of 1- 5,1 being very thin and 5 obese (Ferguson et al., 1994).

From each cow in the milking line, a milk sample was obtained every 7 days during the 4 weeks after delivery. These samples were quantified the BHBA concentration to determine the degree of subclinical ketosis; the cut-off point for subclinical ketosis was ≥200 μmol/l. Strips of keto-Test® (Elanco) were used to determine these concentrations. When the milk sample was obtained, the keto-Test® strip was immersed and remained at least 3 seconds, the excess was removed and removed; subsequently it was measured with the table to see the degree of subclinical ketosis.

The statistical analysis was performed using the STATISTICA 7 software with the ANOVA, and Chi-square models. The dependent variables were: milk production (liters), degree of subclinical ketosis, number of animals per group that presented subclinical ketosis and open days. The dependent variable was the treatment and time (week).

A treatment effect (P ≤ 0.05) on body condition was found. The cows treated with PG maintained a better body condition at postpartum fourth week (3.21 ± 0.18), compared with the control cows (2.7 ± 0.18). In general, the group under treatment presented a better body condition (3.4 ± 0.035) compared to the control group (3.10 ± 0.034). Likewise, the group with PG had lower (P ≤ 0.05) concentration of β-hydroxybutyrate in milk (51.6 ± 41.0 μmol/l) during the fourth weeks after delivery, compared with the control group (214.5 ± 41.6 μmol/l, see Figure 1).

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Figure 1. 

Concentrations of β-hydroxybutyrate in milk of cows affected by treatment and week (P≤0.05) after delivery.

Cows in the group treated with PG had concentrations of β-hydroxybutyrate in milk lower than 200 μmol/liter, resulting in a prevalence of subclinical ketosis of 0%; however, in the control group 64% of the samples showed concentrations of β-hydroxybutyrate in milk equal to or greater than 200 μmol/liter, considering subclinical ketosis. Additionally, the group with PG showed a greater increase in milk production (P˂ 0.05), during the first 4 weeks after delivery (see Figure 2) and produced more milk per lactation (3,120.0 ± 197.4 liters) than the control group (2,186.8 ± 197.4 liters). The cows in the PG group had a daily average of 10.22 ± 0.64 liters adjusted to a lactation of 305 days, compared with the cows of the control group that had a daily average of 7.2 ± 0.64 liters. Finally, the treatment did not affect the number of days open (P=0.10), since the group with PG had a number of open days similar to the control group (163.0±10.5 vs. 160.3±12.2).

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Figure 2. 

Milk production during the first four weeks after the affected birth (P ˂ 0.05) per treatment.

The results of the study indicate that cows treated daily with 250 ml of PG starting 3 weeks before the expected date of delivery until 3 weeks after delivery, had a better body condition. These results are confirmed by Laranja et al., (2004) who reported that cows treated with PG had 0.3 more body condition score than control cows. It has been shown that the use of PG drastically reduces the mobilization of body fat in cows in the first weeks postpartum (Nielsen and Ingvartsen, 2004) and this can contribute to reduced cows losing body condition, which could be an advantage.

Treatment with PG was very effective in reducing the concentrations of β-hydroxybutyrate in milk and the prevalence of subclinical ketosis. The effect of the use of PG in reducing the concentrations of β-hydroxybutyrate in plasma and milk have been previously reported (Formigoni et al., 1996). PG is rapidly absorbed in the rumen and small intestine and increases glucose levels in blood within minutes, reducing fat mobilization and negative energy balance, resulting in lower concentrations of β-hydroxybutyrate and consequently low prevalence of subclinical ketosis (Miyoshi et al., 2000).

Cows in the PG group had higher milk production during the first 4 weeks after calving and higher milk production per lactation; this is in sync with a report from Texas A & M University that was conducted with 110 multiparous cows and 58 primiparous cows, where an increase in milk production was demonstrated. In addition, there is a publication of a meta-analysis that included 13 scientific publications and about two thousand cows, where the conclusion was that PG treatment increased milk production 2.1 kg per day (mentioned in: Nielsen and Ingvartsen, 1996). Although there are reports indicating that there is no benefit of treatment with PG in milk production (Laranja et al., 2004). Perhaps the difference between some studies may be due to the dose, duration and frequency of PG administration.

There were no differences in the number of open days between cows treated with PG and cows in the control group. Similar results were published by Laranja et al., (2004). This may be due to the fact that the energy contribution of the PG was only given until week 3 after delivery and the peak production occurs several weeks later, so the effect of the PG is not so prolonged. More research is recommended during these stages of breastfeeding and its reproductive effects.

The daily intake of 250 ml of propylene glycol continuously starting 3 weeks before delivery until 3 weeks after delivery, improved different parameters in dairy cows of the tropic Veracruz. The propylene glycol intake helped the cows maintain a better body condition, increased milk production by lactation and decreased the concentrations of β-hydroxybutyrate in milk and prevalence of subclinical ketosis; however, the treatment had no benefit in the number of open days.

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The authors of this work declare no conflict of interest.

This article is under license Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)  


 

Artículo Original

 

Beneficios del Propilenglicol en el Periparto en Cetosis Subclínica y Parámetros Productivos en el Trópico Veracruzano


RESUMEN

Se determinaron los efectos de propilenglicol (PG) suministrado en el periparto, en la condición corporal (CC), concentraciones de β-hidroxibutirato (BHBA), prevalencia de cetosis subclínica (CS), producción de leche (PL) y días abiertos (DA), en vacas lecheras multíparas del trópico veracruzano. Tres semanas preparto las vacas fueron seleccionadas aleatoriamente para recibir 250 ml de PG/día (n=18) o H2O (Control, n=18) vía oral y continuaron con el tratamiento hasta la tercera semana posparto. La CC se midió cada semana y la leche diariamente. Iniciando la semana del parto se tomó una muestra de leche semanalmente durante 4 semanas para determinar BHBA y prevalencia de CS (BHBA ≥ 200µmol/l). El análisis estadístico se realizó utilizando STATISTICA 7. Las vacas PG mantuvieron mejor (P˂0.05) CC a la cuarta semana posparto (3.21±0.18) que las vacas control (2.7±0.18). Las vacas PG tuvieron menor (P˂0.05) prevalencia de CS y concentraciones de BHBA (0% y 51.6±41.0 µmol/l) que las vacas control (64% y 214.5±41.6 µmol/l, respectivamente). Las vacas PG produjeron 933.2 más litros de leche/lactancia. Los DA fueron similares (P=0.10) en ambos grupos. Concluyendo que el tratamiento con PG periparto incrementó la producción de leche, disminuyó las concentraciones de β-hidroxibutirato y la prevalencia de CS, mantuvo mejor la CC, pero no redujo los DA.

Palabras clave: 

Propilenglicol; cetosis subclínica; producción de leche; trópico.


El éxito del ciclo productivo de una vaca lechera depende en gran medida del periodo periparto (Grummer, 1995). El periodo de transición también denominado por algunas personas periparto, gira alrededor del parto y ha sido definido de diversas maneras, pero en general es considerado como el periodo que transcurre desde tres semanas antes hasta tres semanas después del parto (Drakley, 1999). En la vaca lechera el periodo de transición asociado al parto, es el más importante por todas las implicaciones que tiene sobre la presentación de diversas disfunciones metabólicas, productivas y reproductivas (Dick et al., 1995; Butler, 2003).

En el inicio de la lactancia, se presenta un acelerado incremento en los requerimientos nutricionales (Butler, et al., 2006), causando un balance energético negativo, que puede prolongarse durante varias semanas. El balance energético negativo (BEN) es universal en las vacas lecheras durante las primeras semanas de lactancia, y la mayoría de ellas no desarrollan enfermedades (Cardoso, 2008). Además, es relevante indicar que el BEN puede iniciarse antes del parto; Grummer, (1995) reportó que durante las últimas semanas de gestación hay una disminución del consumo de materia seca promoviendo el balance energético negativo.

Jorritsma et al., (2003) observaron que el balance energético negativo es ocasionado por una inadecuada biosíntesis hepática de glucosa, como lo confirman Wieghart et al., (1986) al indicar que la producción hepática de glucosa es directamente proporcional al ácido propiónico biosintetizado en el rumen. El uso de propilenglicol (PG), el cual actúa como precursor de la glucosa a nivel hepático, podría aportar energía y ayudar a reducir el balance energético negativo (Dann et al., 1999).

El objetivo del estudio fue determinar los efectos del PG suministrado vía oral durante el periparto en cambios de la condición corporal, producción de leche, concentraciones en leche de β-hidroxibutirato, prevalencia de cetosis subclínica y días abiertos en vacas lecheras en el trópico veracruzano.

El presente estudio se realizó en la unidad de producción pecuaria, ubicada en el municipio de Tihuatlán, Veracruz, México. Tiene una temperatura media anual de 22 °C y una precipitación pluvial media anual de 1,076 mm.

Las vacas se manejaron en un sistema de rotación intensiva de 23 hectáreas y 53 divisiones de pasto Brizanta (Brachiaria brizantha) y pasto Estrella de África (Cynodon plectostachyus); además se les proporcionó pasto de corte Taiwán (Pennisetum purpureum schum) picado, ensilaje de cáscara de naranja, sales minerales y agua fresca a libre acceso.

Se utilizaron vacas multíparas (n=36), las cuales fueron incorporadas al hato de ordeña 3 semanas antes de la fecha aproximada de parto. En ese momento se les administró ivermectina (IVOMEC® 1%, Boehringer Ingelheim, México), vía subcutánea (0.2 mg/kg), intramuscularmente Vitamina E (60 mg), Selenio (600 mg), (MU-SE®, MSD Salud Animal, México) y Vitamina ADE (A, 250,000 UI; D3, 375,000 UI y E1 alfa-69 tocoferol acetato, 250 mg), (Vigantol® ADE, Bayer, México) y recibieron diariamente 2 kg de alimento balanceado al 18% de proteína cruda. Se dividieron en dos grupos seleccionadas aleatoriamente, el primer grupo recibió 250 ml de propilenglicol (PG) (n=18) vía oral una vez al día, y el segundo grupo (grupo control) se les proporcionó 250 ml de agua limpia y por las misma vía (n=18). Este procedimiento se continuó hasta la tercera semana después del parto.

Las vacas fueron ordeñadas mecánicamente en un sistema de ordeño tipo parada, también conocida como estabulación en cubículos. El ordeño se realizó dos veces al día (5:30 am y 2:30 pm). Al entrar al cajón de ordeña las vacas eran entrampadas de la cabeza. Frente a la trampa las vacas tenían un comedero que les permitía alimentarse durante el ordeño. A todas las vacas durante los ordeños se les proporcionó un suplemento alimentico al 18% de proteína cruda a razón de 1 kg por 3 litros de leche producida. La leche se pesaba diariamente utilizando pesadores de leche integrados a la línea de leche (Waikato®).

Tres semanas antes del parto y hasta la cuarta semana posparto se registró la condición corporal de las vacas semanalmente, basándose en la escala del 1 - 5, siendo 1 muy delgada y 5 obesa (Ferguson et al., 1994).

De cada vaca en línea de ordeño, se obtuvo una muestra de leche cada 7 días durante las 4 semanas después del parto. A dichas muestras se les cuantificó la concentración de BHBA para determinar el grado de cetosis subclínica; el punto de corte de cetosis subclínica fue de ≥200 µmol/l. Se utilizaron tiras de keto-Test® (Elanco) para determinar estas concentraciones. Al obtener la muestra de leche se sumergió la tira de keto-Test® y permaneció como mínimo 3 segundos, se sacó y quitó el exceso; posteriormente se midió con la tabla para ver el grado de cetosis subclínica.

El análisis estadístico se realizó utilizando el software STATISTICA 7 con los modelos de ANOVA, y Ji-cuadrada. Las variables dependientes, fueron: producción de leche (litros), grado de cetosis subclínica, número de animales por grupo que presentaron cetosis subclínica y días abiertos. La variable dependiente fue el tratamiento y tiempo (semana).

Se encontró un efecto del tratamiento (P ≤ 0.05) en la condición corporal. Las vacas tratadas con PG mantuvieron una mejor condición corporal a la semana cuatro pospartos (3.21 ± 0.18), comparadas con las vacas control (2.7 ± 0.18). En general el grupo en tratamiento presentó una mejor condición corporal (3.4 ± 0.035) comparado con el grupo control (3.10 ± 0.034). Asimismo, el grupo con PG tuvo menor (P ≤ 0.05) concentración de β-hidroxibutirato en leche (51.6 ± 41.0 µmol/l) durante las cuatro semanas posteriores al parto, comparadas con el grupo control (214.5 ± 41.6 µmol/l; ver Figura 1).

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Figura 1. 

Concentraciones de β-hidroxibutirato en leche de vacas afectadas por tratamiento y semana (P≤0.05) después del parto.

Las vacas en el grupo tratado con PG presentaron concentraciones de β-hidroxibutirato en leche inferiores a 200 µmol/litro, resultando en una prevalencia de cetosis subclínica del 0%; sin embargo, en el grupo control el 64% de las muestras presentaron concentraciones de β-hidroxibutirato en leche iguales o superiores a 200 µmol/litro, considerándose cetosis subclínica. Adicionalmente, el grupo con PG presentó un mayor incremento en la producción de leche (P˂ 0.05), durante las primeras 4 semanas después del parto (ver Figura 2) y produjo más leche por lactancia (3,120.0 ± 197.4litros) que el grupo control (2,186.8 ± 197.4 litros). Las vacas en el grupo PG tuvieron una media diaria de 10.22 ± 0.64 litros ajustados a una lactancia de 305 días, comparadas con las vacas del grupo control que tuvieron una media diaria de 7.2 ± 0.64 litros. Finalmente, el tratamiento no afectó el número de días abiertos (P = 0.10), ya que el grupo con PG tuvo un número de días abiertos similar al grupo control (163.0 ± 10.5 vs. 160.3 ± 12.2).

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Figura 2. 

Producción de leche durante las primeras cuatro semanas después del parto afectada (P ˂ 0.05) por tratamiento.

Los resultados del estudio indican que las vacas tratadas diariamente con 250 ml de PG iniciando 3 semanas antes de la fecha esperada de parto hasta 3 semanas después del parto, tuvieron una mejor condición corporal. Estos resultados son confirmados por Laranja et al., (2004) quienes reportaron que las vacas tratadas con PG tuvieron 0.3 más calificación de condición corporal que las vacas control. Se ha demostrado que el uso de PG reduce drásticamente la movilización de grasa corporal de las vacas en las primeras semanas posparto (Nielsen y Ingvartsen, 2004) y esto puede contribuir a que las vacas tratadas pierdan menos condición corporal, lo que podría ser una ventaja.

El tratamiento con PG resultó muy efectivo en reducir las concentraciones de β-hidroxibutirato en leche y la prevalencia de cetosis subclínica. El efecto del uso de PG en reducir las concentraciones de β-hidroxibutirato en plasma y leche han sido reportadas anteriormente (Formigoni et al., 1996). El PG se absorbe rápidamente en el rumen e intestino delgado e incrementa en cuestión de minutos las concentraciones de glucosa en sangre, reduciendo la movilización de grasa y el balance energético negativo, resultando en menores concentraciones de β-hidroxibutirato y consecuentemente baja prevalencia de cetosis subclínica (Miyoshi et al., 2000).

Las vacas en el grupo con PG tuvieron una mayor producción de leche durante las primeras 4 semanas después del parto y una mayor producción de leche por lactancia; lo cual están en sincronía con un reporte de la universidad de Texas A&M que se realizó con 110 vacas multíparas y 58 vacas primíparas, donde se demostró un incremento en la producción de leche. Además, existe una publicación de un meta-análisis que incluyó 13 publicaciones científicas y cerca de dos mil vacas, donde la conclusión fue que el tratamiento con PG incrementó la producción de leche 2.1 kg diarios (mencionado en: Nielsen y Ingvartsen, 1996). Aunque existen reportes que indican que no hay beneficio del tratamiento con PG en producción de leche (Laranja et al., 2004). Tal vez la diferencia entre algunos estudios pueda deberse a la dosis, duración y frecuencia de la administración del PG.

No hubo diferencias en el número de días abiertos entre las vacas tratadas con PG y las vacas del grupo control. Resultados similares fueron publicados por Laranja et al., (2004). Esto puede deberse a que el aporte energético del PG sólo se dio hasta la semana 3 después del parto y el pico de producción ocurre varias semanas después, por lo que el efecto del PG no es tan prolongado. Se recomienda realizar más investigación durante estas etapas de la lactancia y sus efectos reproductivos.

La toma diaria de 250 ml de propilenglicol de manera continua iniciando 3 semanas antes del parto hasta 3 semanas después del parto, mejoró diferentes parámetros en vacas lecheras del trópico veracruzano. La toma de propilenglicol ayudó a que las vacas mantuvieran una mejor condición corporal, incrementó la producción de leche por lactancia y disminuyó las concentraciones de β-hidroxibutirato en leche y prevalencia de cetosis subclínica; sin embargo, el tratamiento no tuvo ningún beneficio en el número de días abiertos.

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