Laboratorio de Química

Laboratorio de Química

 

Por casi ya 30 años, el Laboratorio Químico ha realizado el control de calidad de alimentos para consumo animal; así como contribuir en la inocuidad de los mismos. Para llevar a cabo este control de calidad en los alimentos se utilizan metodologías químicas oficiales, las cuales se encuentran guiadas bajo las disposiciones de análisis exigidos en la Ley 6883 y la Ley 8495.

Se analizan alimentos terminados, materias primas y forrajes; como un servicio a los productores pecuarios en el control de sus alimentos. Esto último como un apoyo a la investigación y generación de una Tabla de Composición de materias primas a nivel local, la cual sea de mucha ayuda para nuestros productores.

Indirectamente toda la población costarricense se ve beneficiada al adquirir productos de origen animal de buena calidad como leche, huevos, carne (res, pollo, cerdo etc.) que contribuyen a la salud pública.

 

1.1 Humedad

También conocida como materia seca, es la porción de la muestra que queda al extraerle la humedad a determinada temperatura (100% muestra - % Materia Seca) = Humedad; El contenido de humedad en los alimentos deben estar a un nivel inferior al crítico, de lo contrario el alimento se deteriora o se pierde totalmente por acción del moho. El método más común de determinación de materia seca es por eliminación del agua por calor procediendo luego a pesar el residuo (materia seca)

1.1.1 Materia Seca 60º

Este método se aplica al análisis de humedad en muestras de alimentos para animales con altos contenidos de agua. Los altos contenidos de humedad en algunos alimentos como forrajes, ensilajes, cerdaza, gallinaza, subproductos de cervecería y otros subproductos, hace necesario llevar a cabo procesos de secado que permitan obtener una muestra de alimento parcialmente seca en horno a 60º C, que permite llevar a cabo otros análisis químicos. Si a una muestra alta en humedad se le quiere realizar proximal o un análisis dentro del proximal, más humedad a 135º C, deberá someterse la muestra a un secado previo a 60º C, para evitar la pérdida de nutrientes volátiles.

La importancia de esta determinación se debe a que los resultados de los demás análisis que se lleven a cabo a la muestra, se expresan en términos del porcentaje del peso seco total o del peso verde total y para poder hacer estas conversiones se requiere tener los valores de humedad (materia seca) presentes en el alimento.

1.1.2 Humedad al vacio

Este método se aplica al análisis de humedad (materia seca) en muestras de con altos contenidos de melaza, como lo son los alimentos para ganado, y contenidos de urea menores o iguales a 5%. Este método utiliza un horno de vacío que extrae humedad a temperaturas bajas para evitar descomposición de la melaza a temperaturas superiores a 70 ºC.

1.1.3 Humdad por Tolueno

Para muestras semilíquidas como la melaza, el agua se extrae por destilación a reflujo con un solvente inmiscible con el agua como lo es el tolueno. El procedimiento constituye una determinación directa de humedad. La ventaja es que no hay pérdidas de las sustancias volátiles.

 

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1.2 Análisis proximal

El análisis proximal está basado en el sistema Weende que fue desarrollado en la Estación Weende en Alemania. Este sistema fue diseñado con el fin de simular el proceso de digestión del animal. Respecto a este sistema resulta importante mencionar que hoy es criticado por ser un poco antiguo; pero hasta la fecha no se ha desarrollado un análisis alternativo que demuestre ser mejor, práctico y aceptable. 
A pesar de esto, el sistema continúa en uso ya que ha demostrado su efectividad en la recopilación considerable de datos presentados en términos de análisis próximo. La mayoría de los requisitos legales para productos alimenticios se basan en análisis hechos mediante el sistema Weende. El mismo incluye Humedad 135º C, Proteína cruda, extracto etéreo, Cenizas y ELN. 

1.2.1 Humedad 135 ºC

Conocer el contenido de agua en los alimentos es muy importante tanto para el nutricionista como para el ganadero. La determinación de materia seca, que es el residuo que queda después de extraída la humedad, siempre es un proceso empírico. La porción de materia seca es la que contiene los nutrimentos. En alimentos almacenados es necesario controlar la humedad y mantenerla a un nivel inferior al crítico de 10-12 %, de lo contrario el alimento se deteriora o pierde totalmente por acción del moho que puede generar toxinas. Es un análisis del sistema Weende que se lleva a cabo en horno a 135 ºC y peso del residuo (Materia Seca).

1.2.2 Proteína cruda

El analito hace referencia a Proteína Cruda porque el método determina nitrógeno como componente de todas las proteínas. El método Kjeldahl es el utilizado para determinar el nitrógeno verdadero no así para el nitrógeno de derivados nitro- o azo- . La cantidad de proteína de la mayoría de los alimentos se obtiene al multiplicar el % N por el factor de 6,25 porque la mayoría de las proteínas contienen un 16 % de Nitrógeno.

Este método se aplica a la determinación de proteína cruda en forrajes, alimentos balanceados y materias primas para consumo animal con rangos entre 0,5 g/100 g hasta 50 g/100 g de nitrógeno, lo cual equivale a un rango de proteína cruda de 3 g/100 g hasta 300 g/100 g respectivamente.

1.2.3 Fibra cruda 

En todo el mundo la Fibra Cruda se emplea para caracterizar a los alimentos. Fue un método desarrollado por Weende en Alemania. El procedimiento en sí es empírico. Es parte del análisis próximo. Los resultados pueden variar a consecuencia de una variación en la acidez o alcalinidad o a la duración y a la temperatura de los períodos de ebullición, esta variación se reduce al mínimo teniendo el método bajo control analítico y aseguramiento de la calidad del resultado mediante muestras Interlaboratorio. La extracción de la fibra, por digestión con ácido y álcali, es la de más fácil digestión de los nutrimentos contenidos en los alimentos. El residuo insoluble es la “fibra cruda”.

1.2.4  Extracto Etéreo

Sirve para medir la cantidad de grasa contenida en un alimento o verificar la pureza de alguna grasa o aceite. Se realizan extracciones con éter etílico. Para el análisis proximal de materiales vegetales, siempre debe hacerse referencia al “extracto etéreo” y no al de “grasa”, para designar la porción extraída; esto se debe que además de grasa, el éter extrae pigmentos vegetales, ceras, etc. Este método se aplica para la determinación de extracto etéreo en alimentos balanceados, forrajes y materias primas para animales excepto para alimentos extrusados, productos del secado de leche o contenido de urea.

1.2.5 Cenizas

El análisis de ceniza es el residuo inorgánico de una muestra incinerada que se determina con el propósito de analizar el mineral, cantidad de materia orgánica y total de nutrimentos digeribles, y señalar la presencia de adulterantes minerales. La determinación de ceniza perite encontrar la adición de materias inorgánicas a un alimento. Se base en la calcinación de la muestra a 600º C.

1.2.6 Extracto libre de Nitrógeno (ELN)

El extracto libre de nitrógeno es una categoría del sistema Weende que se encuentra por diferencia; ELN = 100-(ceniza + extracto etéreo + proteína + fibra). Esta fracción no contiene ninguna celulosa, pero puede contener hemicelulosa y algo de lignina, además puede contener todos los productos solubles en agua que son insolubles en éter como por ejemplo vitaminas hidrosolubles. La mayor parte del ELN se compone de almidón y azúcares.

 

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1.3 Determinación de Fósforo 

El fósforo junto con el calcio son los minerales más importantes, juntos constituyen el 90% de la ceniza del cuerpo y son especialmente importantes en el desarrollo del soporte estructural de los animales. EL fósforo constituye, a la vez, el 1% del peso total del cuerpo e animal,  pero a diferencia del calcio solo alrededor del 80% de la cantidad total del fósforo se encuentra en los huesos. El otro 20% es distribuido a través del cuerpo, está envuelto en casi todo, sino todas, las reacciones metabólicas. También es esencial en la adecuada utilización de la energía. En rumiantes el fósforo es extremadamente importante para el propio metabolismo y salud de la microflora del rumen.

 

1.4 Determinación de macro y microminerales

Esta determinación se realiza en alimentos balanceados, materias primas, premezclas para animales y forrajes; para el análisis de calcio, cobre, cinc, sodio, potasio, manganeso, magnesio y hierro; por la técnica de absorción atómica por llama. La cuantificación va en un ámbito desde 0,1g/100g hasta 40 g/100 g, desde 5 mg/Kg hasta 1x104 mg/Kg. Dentro de este grupo el Calcio cumple la función primordial en la formación de huesos. El Calcio constituye aproximadamente el 2% del peso total del animal, y alrededor del 99% de la cantidad total de Calcio está contenida en la estructura esquelética. En ponedoras el calcio es requerido en abundancia para la formación de la cáscara del huevo que es puro Carbonato de Calcio. El síntoma primario de la deficiencia de Calcio es raquitismo.

 

1.5 Determinación de minerales traza

Pronto información.

 

1.6 Digestibilidad por Pesina

 Este método es uno de los más largos, ya que solo la etapa de la digestión con pepsina necesita 16 horas de incubación con agitación constante a 45º C. El método no se aplica a proteína vegetal o mezcla de alimentos debido a la presencia de carbohidratos complejos y otros compuestos no digeridos por la pepsina. Los rangos de trabajo de este análisis en base seca van de 20 g/100g hasta 98,8 g/100 g.

 

1.7 Solubilidad en KOH

Se refiere a la solubilidad de la proteína de soya para determinar la calidad del procesamiento térmico a la que se sometió la harina de soya. El frijol de soya crudo contiene una variedad de factores tóxicos, tales como inhibidores de tripsina, hemoglutininas, saponinas, etc.; los cuales son proteínas que se desnaturalizan y pierden su actividad tóxica con el procesamiento por calor. Sin embargo un exceso de procesamiento térmico provoca que el valor nutritivo de la soya disminuya. Una harina de soya poco procesada o sobreprocesada, tiene un valor nutritivo inferior en relación con la soya correctamente procesada. Se ha encontrado que la solubilidad de la proteína del frijol de soya en KOH al 0,2% es de alrededor de 100%. Harinas de soya con una solubilidad mayor al 85% se consideran insuficientemente procesadas (crudas), entre 85 y 75% como correctamente procesadas y menos de 75 % como sobrecalentadas.

 

1.8 Nitrógeno no proteico

Sirve para determinar el % de nitrógeno procedente de la urea que se usa para suplementar los alimentos para rumiantes y otras fuentes de nitrógeno que no son proteína. Se determina por el método Kjeldahl.

 

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1.9 Grasa sobrepasante por hidrólisis ácida 

Permite determinar el contenido de ácidos grasos los cuales están en forma de sales de Calcio como ácidos grasos de cadena larga. Los ácidos grasos totales proporcionan el % de grasa. Es aplicable a grasas sobrepasantes y alimentos extrusados cuando se está suplementando para cubrir la demanda energética del animal. La grasa sobrepasante compuesta por sales de Calcio de ácidos grasos se somete a una hidrólisis ácida para liberar los ácidos grasos correspondientes y proceder luego a la extracción con solventes.

 

1.10 Cloruros solubles: Sal y Flúor

Este procedimiento sirve para determinar el porcentaje de cloruros y sal en alimentos balanceados y premezclas de consumo animal. Lo anterior llevado a cabo por un método potenciométrico usando un electrodo compuesto selectivo a iones cloruro (Cl) en alimentos para animales.

El flúor (ión fluoruro) también se cuantifica mediante esta técnica potenciomètrica utilizando un electrodo selectivo a iones fluoruro (F-). Por ahora se ha validado para premezclas minerales incluyendo aquellas con contenidos de fosfatos mono y di cálcicos.

 

1.11 Microscopia de alimentos

Sirve para determinar la calidad de un alimento al identificar los diferentes ingredientes presentes; además de detectar la presencia de adulterantes o ingredientes no mencionados en el registro de la muestra. Con el análisis microscópico se vela por la inocuidad de los alimentos de consumo animal, ya que se quiere evitar la presencia de ingredientes de origen animal como harinas de carne y hueso en alimentos para rumiantes, lo que podría provocar la enfermedad de las vacas locas (encefalopatía espongiforme).

 

1.12 Grados BRIX

Determina el % de azúcar (sacarosa) en muestras de melaza utilizada en nutrición animal.

 

1.13 Tamaño de partícula

Se determina el tamaño de partícula promedio de un alimento, esto con el fin de que el cliente tenga la información de si ese grado de molienda es apto para la especie animal que se desea alimentar y ver si no es fino. Si el alimento es muy fino (< 100 micrómetros) puede causar úlceras estomacales en el animal. Además, se determina que la molienda es la adecuada para este tipo de alimento o materia prima.

 

1.14 Energía bruta

Se utiliza para poder comparar alimentos y medir su valor relativo para el animal. Se aplica a muestras con bajos contenidos de humedad (no mayor al 20%). Las muestras con altos contenidos de humedad pueden analizarse luego de realizada la determinación de análisis de humedad de forma previa. De igual manera los forrajes analizados mediante calorimetría deben de estar secos y molidos antes de realizar el análisis. Se comprime una muestra para formar una pastilla la cual es colocada en una cápsula pequeña de cuarzo. La cápsula con la muestra se coloca en la bomba calorimétrica automática donde se produce la combustión, en este proceso se produce un cambio de temperatura convirtiendo la señal en Kcal/Kg. El calorímetro mide las cantidades de calor liberadas por el alimento.

 

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1.15 Ácidos grasos libres 

Sirve para cuantificar los ácidos grasos libres existentes en una muestra y es aplicable a aceites crudos y refinados de origen vegetal y marino así como grasas de origen animal. Se calculan en términos de ácido oleico, láurico o palmítico.

 

1.16 Impurezas en grasas o aceites

Determina el porcentaje de residuo insoluble que queda al disolver la grasa o el aceite en un solvente como éter de petróleo.

 

1.17 Ácido Propiónico 

El ácido propanóico tiene características físicas intermedias entre las de los ácidos carboxílicos más pequeños (como el ácido fórmico y acético), y los ácidos grasos más grandes. Es miscible con agua, pero puede ser quitado del agua agregando sal. Se utiliza profusamente como conservante. El ácido propanóico inhibe el crecimiento de moho y de algunas bacterias. Por eso la mayoría del ácido propílico producido se utiliza como conservante para el pienso. Para el pienso se utiliza directamente, o como su sal de amonio.

La combinación del ácido propiónico con el propionato amónico mostró una mayor efectividad en comparación a los componentes individuales y para todos los niveles de pH estudiados, tanto sobre hongos como sobre bacterias. La efectividad sobre bacterias ha llevado también al desarrollo de productos anti salmonella basados en estos componentes. En el CINA lo hemos validado hasta el momento en alimento para perros.

 

1.18 Carbonato de Calcio

Se determina la pureza del Carbonato de Calcio utilizado como materia prima y fuente de Calcio para formular alimentos para animales. También se determina los carbonatos presentes en materiales de encalado, premezclas minerales con carbonato de calcio como fuente primaria de Calcio y piedra caliza.

 

1.19 Micotoxinas

Las micotoxinas son compuestos altamente tóxicos producidos por hongos. Pueden contaminar productos alimenticios cuando las condiciones de almacenamiento son favorables para el crecimiento de estos microorganismos.

Actualmente, la sección de química en conjunto con la sección de microbiología del CINA, desarrolló y validó las metodologías para la cuantificación de aflatoxinas G2, G1, B2, B1, y M1 (leche y queso), ocratoxina A y zearalenona por HPLC con detector de fluorescencia en alimentos cereales, forrajes, pulpas y otros alimentos y productos lácteos como leche, queso y yogurt. Lo anterior implicaría, de establecerse como un método de cuantificación primario para el CINA, que este sería el primer laboratorio latinoamericano en establecer tal metodología para alimentos y piensos (porción de alimento seco que ingiere el ganado).

Para el año 2012 se espera migrar la micotoxinas restantes (DON, FUM y T2) a la técnica de HPLC.

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2. Minerales

 

Mineral

Funciones

Problemas asociados a la

deficiencia

Fuentes alimenticias

Calcio (Ca)

Formación de hueso y dientes.

Coagulación de sangre.

Contracción muscular, 12% leche.

Crecimiento lento.

Desarrollo óseo deficiente.

Huesos frágiles.

Disminución en la producción lechera.

Alfalfa y otras legumbres.

Piedra caliza molida.

Fosfato dicalcico.

Comida de hueso hervido.

Fosforo (P)

 

Formación de huesos y dientes.

Involucrado en el metabolismo energético, parte del ADN y ARN, 0,09% en leche.

Huesos frágiles.

Crecimiento truncado.

Bajo fósforo en sangre.

Pérdida de apetito.

Poco desempeño reproductivo.

Fosfatos.

Comida de hueso hervido.

Granos.

Cereales.

Productos secundarios de lo granos.

Alimento con aceite de semillas.

Magnesio (Mg)

Activador enzimático, se encuentra en tejido esquelético.

Irritabilidad.

Oxido de magnesio.

Forrajes y suplementos minerales.

Sodio (Na)

Balance ácido-base.

Contracción muscular.

Transmisión nerviosa.

Deseo por sal.

Apetito reducido.

Poca coordinación.

Debilidad.

Escalofríos.

Sal común.

Productos a base de mantequilla.

Azufre (S)

Síntesis proteico de bacterias del rumen, cartílago, tendones y ácidos

Poco crecimiento.

Producción de leche reducida.

Eficiencia de la alimentación decrece.

Azufre elemental.

Sulfatos de sodio y potasio.

Forraje de leguminosas.

Potasio (K)

Mantiene el balance electrolítico.

Activador enzimático.

Función motora/nerviosa.

Disminución en el consumo de alimento.

Pérdida del brillo del pelo.

Potasio sanguíneo bajo.

Forraje de leguminosas.

Cloruro de potasio.

Sulfato de potasio.

Yodo (I)

Síntesis de tiroxina.

Crecimiento anormal de la glándula tiroides.

Sal desionizada, sal enriquecida con minerales traza.

Suplementos comerciales

Hierro (Fe)

Parte de la hemoglobina, parte de complejos enzimáticos

Anemia nutricional, membrana de la mucosa pálida

Forrajes, granos, , sal enriquecida con minerales traza, dihidroyoduro de etilendiamina

Cobre (Cu)

Necesario para la construcción de hemoglobina, coenzima

Diarrea severa, apetito anormal, crecimiento pobre,  capa de piel blancuzca

Sal enriquecida con minerales traza y suplementos comerciales

Cobalto (Co)

Parte de la vitamina B12, necesario para el crecimiento de microorganismos del rumen.

Falta de apetito.

Anemia.

Producción de leche disminuida.

Capa de piel áspera/rugosa.

Sal enriquecida con minerales traza.

Suplementos comerciales.

Manganeso (Mn)

Crecimiento.

Formación ósea.

Activador enzimático.

Problemas en la concepción.

Signos comunes durante el celo disminuidos o retrasados.

Sal enriquecida con minerales traza y suplementos comerciales

Cinc (Zn)

Activador enzimático.

Favorece la cicatrización.

Ganancia de peso disminuida.

Eficiencia del alimento disminuida.

Problemas en heridas/piel.

Forrajes.

Sal enriquecida con minerales traza.

Cinc.

Metionina.

Flúor (F)

No se sabe si es esencial para rumiantes, sin embargo es esencial para animales de laboratorio.

Reducción severa en el consumo de alimentos.

Huesos agrandados.

Rigidez musculas en piernas.

Minerales de fosfato de formación rocosa.

Selenio (Se)

Funciona con ciertas enzimas.

Asociada a la vitamina E.

Sistema inmune.

Enfermedad del musculo blanco.

Retención de placenta.

Disminuye mastitis subclínica.

Alimentos aceitosos.

Alfalfa.

Avena.

Trigo.

Maíz.

Suplementos comerciales.

Molibdeno (Mo)

Parte de la enzima xantina oxidasa

Pérdida de peso.

Emaciación.

Diarrea.

Altamente distribuido en alimentos, su deficiencia rara vez es un problema

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3. Antibióticos

Un Antibiótico es una sustancia química producida por un ser vivo o derivada sintética de ella que a bajas concentraciones mata o impide el crecimiento de ciertas clases de microorganismos sensibles. Los antibióticos son sustancias altamente reguladas en alimentos animales como en tejido por su impacto ambiental y humano.Además el uso no controlado de antibióticos la producción animal considera riesgos sanitarios. Finalmente, concentraciones superiores a las permitidas, esto al amparo de los reglamentos de control vigentes, someten al productor a una posible sanción o gasto de dinero.

 

Antibiótico (Familia)ImportanciaIndicaciones

Oxitetraciclina

Tetraciclina

Clortetraciclina

Minociclina

Doxiciclina

(Tetraciclinas)

Se están realizando diversos estudios centrándose en el uso de antibióticos en la alimentación animal, ya que una gran parte de esos antibióticos se excreta en la orina o estiércol, y una vez que ocurre esto, los antibióticos van a parar al suelo o a las aguas (subterráneas o superficiales). La dosificación correcta de estos antibióticos en los alimentos determina que concentraciones de antibiótico llegarán al medio ambiente.

En aves de corral: Control de sinovitis infecciosa, sinovitis infecciosa, coccidiosis y enfermedad crónica respiratoria


Ganado vacuno y porcino:Enteritis bacterial y Leptospirosis, pneumonia bacterial, aumento en la ganancia de peso, aumento en el desempeño de la alimentación


Canes: Enfermedad periodontal

Monensina

Narasina

(Poliéteres/ ionóforos)

Modifica la flora del rumen, ya que controla cierto tipo de bacterias productoras de gases de desecho, como metano y anhídrido carbónico, y bacterias productoras de ácidos grasos volátiles menos eficientes, como acético, butírico y láctico.

Al no afectar otro tipo de bacterias, como las productoras de ácido propiónico, la proporción de este aumenta. De esta acción se infiere que con la monensina se obtiene más energía con cualquier tipo de ración.

La monensina elimina las bacterias mucinolíticas del rumen. Estas bacterias son las que destruyen la mucina de la saliva. Esta acción, sumada a la menor producción de gases de desecho explica su efecto antitimpáco.

La monensina elimina los coccidios en la luz intestinal, es un poderoso coccidicida. Es preventivo de la coccidiosis.

Ganado de carne en feedlot:para mejorar la conversión alimenticia, prevenir la acidosis, el timpanismo y la coccidiosis.

Ganado de carne en pastoreo:para mejorar la ganancia de peso y la conversión alimenticia, para prevenir la acidosis y el meteorismo espumoso.

Ganado de leche: para mejorar la ganancia de peso en vaquillonas de reposición. Para prevenir la coccidiosis. Para mejorar la condición corporal y aumentar la producción de leche. Para prevenir la acidosis y la cetosis. Para disminuir la presencia de enfermedades relacionadas con el período de transición. Para prevenir el meteorismo espumoso.

Tilosina (Macrólido)

Antibiótico y promotor de crecimiento desarrollado exclusivamente para uso veterinario. Los macrólidos interfieren con la síntesis de la proteína bacteriana a nivel ribosómico, a través de la unión a la subunidad 50S (en o cerca del sito P). Pueden formarse pequeños péptidos pero no cadenas complejas. El efecto está limitado a las bacterias y micoplasmas en fase de división rápida. En general son bacteriostáticos, pero a dosis elevadas pueden ser bactericidas. La resistencia bacteriana ocurre por alteración del receptor ribosomal o por mecanismos que dificultan la entrada del antibiótico a la célula bacteriana, siendo muy común la resistencia cruzada a otros antibióticos del grupo.

Dado que se metabolizan extensamente en el hígado antes de su excreción renal, bajo la forma de metabolitos inactivos, quedan excluidos del tratamiento de infecciones urinarias.

Bovinos: Acción sobre Pasteurella multocida, Corynebacterium pyogenes, y los gérmenes de la pododermitis necrótica. Para mastitis agudas causadas por Streptococcus spp y Staphilocuccus spp. Reduce la incidencia de abscesos hepáticos por Fusobacterium necrophorus y Actinomyces pyogenes.


Aves: acción contra enfermedades respiratorias de tipo crónico causadas por Mycoplasma gallinarum y Mycoplasma sinoviae


Cerdos: acción sobre neumonía enzoótica, Pasteurella multocida y Corynebacterium pyogenes; erisipelas causadas por Erysipelothrix rhusiopathiae; rinitis atrófica y disentería porcina; actúa sobre la artritis causada por Mycoplasma hyosynoviae y Staphylococcus spp.


Cabras y ovejas: actúa sobre formas agudas de agalactia contagiosa, causada por Mycoplasma agalactiae y sobre la pleuropneumonia originada por Mycoplasma mycoides var. capri.

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