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EquineNutritionErica McKenzie BSc, BVMS, PhD. DACVIM, DACVSMR

Nutritionalrequirements

• Water

• Energy

• Protein

• Fat

• Electrolytes

• Vitamins

• Minerals

Water

• Horses require ~ 22 to 25 L/day• This is WITHOUT additional requirements that may arise

• Hot weather, diarrhea may increase intake to 100 L/day

• Much water is obtained from food

• FRESH water should always be available  

Energygeneration

• Horses get energy from 4 diet sources:

• Starch‐based carbohydrates:• Degraded to glucose in small bowel 

• Fermented in large bowel if overflow occurs

• May be referred to as ‘NSC’

• Fermentable carbohydrates:  

• Plant fibers (cellulose)  

• Fermented to volatile fatty acids

• Used for energy or converted to fat and glucose 

Energygeneration

• Protein:• Digested to amino acids for protein        synthesis or energy 

• Fat:• Normally low in equine diet (but they use it)

• Degraded to fatty acids and glycerol

• Absorbed from the small intestine 

• Carbohydrate and protein contain about 4 calories/gram, fat has 9 cal/gram

Energy

• Usually expressed as digestible energy (DE) in megacalories (Mcal – 1000 calories)

• Energy demands affected by:

• Age

• Breed

• Physiologic status

• Nutritional status

• Environmental conditions – warm and cold

• Exercise demands 

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Calculatingenergy

• DE (Mcal/day) = 1.4 + 0.03 bwt  

• e.g DE  for a 500 kg horse• = 1.4 + (0.03 x 500)

• = 16.4 MCal or 16,400 calories/day

• Good quality grass hay

• Intense exercise can                                       double requirements

• 32 – 42 Mcal/day

Energyforexercise

• Calculate base need and add other factors• Effect of rider – 50 kg = 10%

• Age, stress and other factors

• Exercise duration more important than speed

• At walk to canter add 1 Mcal/DE per mile ridden

• e.g 50 mile ride = 50 + 17 (maint) = 67 Mcal/day

Energyinfood

• Grains ~ 2.7‐3.7 Mcal DE/kg 

• Hay ~ 2.0‐2.5 Mcal DE/kg 

• Typical 50:50 ration = 2.5‐3.5 Mcal DE/kg

• Horses consume maximum 4% bwt (20kg/500kg) 

• ~ 46 ‐ 62 Mcal

• Conditioning and digestibility maximize feed utilization 

• ‘Recovery feeding’ after exercise: small grain meals (1‐1.5 kg every 3h) in the first 12 h of recovery during multi‐day events

Energyinfood

• Tailor energy source to exercised activity to enhance adaptation of metabolism

• High intensity exercise may require greater carbohydrate intake

• Long distance exercise may benefit from greater fat content

Energy

• Avoid overfeeding:• Fat increases oxygen demand                      during exercise at comparable speeds

• Use body scoring, weighing or weight tape 

• AVOID sudden restrictive diets• Adverse effects on performance

• Potentially life threatening

EMS Muscle wasting

=

=

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Protein

• Protein contributes no more than 15% to energy in exercise

• Owners and trainers often feed more than necessary

• Produces ammonia ‐ respiratory irritant

• Increases thirst and water intake

• Urinary electrolyte loss (calcium) 

• Adverse effect on muscle glycogen

• Expensive

Protein

•Performance:

• 10 ‐ 12% protein in ration

• 2.6 g crude protein per kg of bwt/day or 80 g CP/Mcal daily 

Fat

• Energy dense:• 2.25 times the energy of carbohydrate

• 1 cup oil = ~1.67 Mcals

• Maximize calories without increasing feed mass:

• Useful for poor appetites or to supplement horses already on high feed intake

• Can replace starch, or maintain forage amounts

• Useful for rhabdomyolysis/founder prone horses and nervous horses

Fat

• Most equine diets are < 3% fat

• Highly digestible• ~85% energy in corn oil converted to net energy

• ~60% for hay and grain

• Economic

• Less heat production than carbs or fiber

• Reduces gut fill and water intake• Endurance horses fed 8% fat by weight required 15% less feed 

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Fatsupplementation

• Other advantages:• Reduces feed dust 

• Improved hair coat and vitamin absorption

• Calmer temperament

• Altered muscle metabolism with exercise

• Must add gradually, up to 10% weight

• Adaptation can take months

Vegetablesourcesoffat

• Oil:• 85‐90% digestible 

• Very energy dense, cheap

• Wide variety ‐ corn, soy 

• Mix with concentrate or pellets

• Disadvantages:• Messy, unpalatable

• Prone to rancidity 

• Difficult to feed in large amounts

Vegetablesourcesoffat

• Rice bran and products:• Usually palatable

• Powder or pellet forms

• ~ 20% fat, plus vitamin E, stable

• Commercial products widely available 

• Moderate NSC content (22%)

• 6‐8% NSC is not starch, and not digested 

• Little post‐prandial glycemic response

• Effective for muscle disease

Animalsourcesoffat

• Tallow or lard:• Variable digestibility ‐ 50‐90%

• Cheaper than vegetable fat 

• More saturated

• Solidifies at room temperature 

• Powdered forms available

• Frequently unpalatable 

Amountoffatintheration

• Based on % wt of total concentrate

• Based on % wt of total ration 

• Based on % of calories (DE) it supplies 

• Important to distinguish % wt from % DE when determining contribution                     of fat to the ration

Fatcontentofanequineration

Fat Content 2.5kg feed* + hay (9kg)

2.25kg rice bran + hay

% wt of concentrate

6% 20%

% wt of total ration

1.3% 4%

(0.44 kg)

% DE of ration 5% 25.4%

(3960 cal)

*Feed = a common commercially available concentrate

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Fatsources

• Add slowly weeks ahead of an event• Maximum 100g (½ cup) per 100 kg bwt

• Start with ¼ ‐½ cup/day

• Increase over 2‐3 weeks to 2.5 cups in several feedings

• Add 100 to 200 IU of vitamin E per ½ cup

• Fat increases need for vitamin E

Electrolytes

• Horses lose 5‐7 L of sweat/hr in cool/moderate temps

• Rate can double in hot conditions

• 20‐40 L of sweat during long distance event

• Sweat loss = electrolyte loss

Electrolytes

Daily electrolyte requirements        

(g/day) as a function of estimated sweat loss

Electrolyte       Rest 5L   10L 25L 40L

Sodium 10 27 43 93 140

Chloride 10 41 71 163 254

Potassium 25 34 43 70 97

Magnesium 10 12 13 19 24

*Geor, Adapted from The Horse, April 2000

Electrolytes

• Traditional rations low in sodium and chloride

• 2‐3% of daily requirements

• Chronic sodium deficiency can inhibit sweating and feed and water intake

• Supplementation for hardworking horses

• Sodium: 30‐50g (up to 125g)

• Potassium: 40‐75g

• Chloride: 50‐150g up to 175 g

Electrolytes

• Calcium: 35‐40g 

• Phosphorus: 25g

• Magnesium 10‐15g

• Only provide in water if fresh water is available

• Table salt, ‘lite’ salt and baking soda are cheap alternatives to commercial preparations

Providingelectrolytes

• Voluntary intake:• Use only for lightly exercised horses

• Loose salt and salt blocks usually lack potassium

• Voluntary intake is highly variable

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Electrolytes

• For horses that are exercised intensely or in warm conditions: • Mix salt into the ration

• Use a combination of sodium and potassium chloride

• 80‐140g (3‐5 oz) of salt for warm temperatures

• Intense exercise may require 125g sodium, 75g potassium and 175g chloride/day

Electrolytesupplement

• Choose based on requirements

• Which electrolytes are in the supplement and at what concentration

• Form of the electrolyte

• Additional ingredients• Cost benefits:

• ‘DIY’ often cheaper

Traceminerals

• Unknown if exercise increases demand

• Iron, copper, zinc often given for red cell support but little evidence     

• Increasing feed volume with heavy exercise will usually meet trace mineral needs

• However trace mineral salt block a good idea

Vitamins

• Usually adequate in performance diet                       due to high feed intake       

• Good quality forage important source

• Vitamin E:

• Most hay and grain < 50 IU/kg DM

• Athletic horses should be fed 100 IU/kg DM

• Intense work 200‐250 IU/kg

Vitamins

• B vitamins:

• Important in red cell physiology, energy metabolism, hoof health• Folic acid• B12• Thiamin B1

• Riboflavin B2• Pyridoxine B6• Pantothenic acid• Biotin

Feedcomposition:Forages

• Hay, pasture, silage and straw

• Essential dietary component 

• Absolute minimum of 1% body wt/day 

• Ideally 1.5 – 3%/day

• 50% of ration ideal

• Hay prevents boredom, may decrease stall vices and gastric ulceration

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Forages

• Quality is important

• Poorly digestible hay causes ‘hay belly’

• Legume hays palatable, higher energy, protein, potassium and calcium

• Early‐cut hay greater palatability and nutrients

• Feeding high quality hay allows more forage in ration

Pasturefructans

• Sugars found in pasture grass which can pass into the hindgut and be fermented

• Derived from photosynthesis in leaves

• Transported into stems if temperature at night is above 40 degrees

• Founder/Fat sensitive horses• Graze in the morning if warm night

• Avoid grazing at all if sunny day, cool night

• Drought or frost can raise fructans

Forages

•Processed forage products:• Hay cubes and pellets 

• Reduce wastage

• Less dust/allergens

• Expensive

• Rapidly consumed

Concentrates

• When forage alone cannot meet requirements:

• Moderate and intense training

• Grains, brans, oil, vitamins, minerals 

• Cereal grains• Oats, wheat, barley, corn, rice

• Lower protein and mineral content

• Protein grains• Soy, canola, linseed, cottonseed

Concentrates

• Grain safety is based on digestibility• Easily digested grain (oats) safest

• Poorly digested grain (corn) can reach large bowel and be fermented

• Oats, rice, barley, wheat, corn are progressively less digestible

• Digestibility increased by cracking, rolling, heating

• Necessary for old age or bad teeth

• Avoid > 3 lb to a non‐adapted horse

Concentrates

• Increasing grain safety:• Replace some grain with fat or fermentable fiber 

• Use grains with high digestibility

• Feed several meals/day to avoid starch bypass 

• Limit single meal starch intake to 2 g/kg 

• 2 kg of oats/500kg horse at 50% starch

• Supplement with calcium 

• Poor calcium:phosphorus balance (1:5 to 1:10)

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Non‐starchcarbohydrates

• Simple sugars:

• Molasses often added to grain mixes at 6‐8% wt

• Fementable fibers:

• Sugar beet pulp, soy hulls

• Can replace cereals to reduce risk

• SBP readily fermented so higher energy than hay

• Adding SBP to ration may improve hay digestibility

• Soak for 3‐4 hours before feeding

Hormonalimpactoffeeding• Eating results in a spike in blood       glucose and insulin at ~ 2 h

• The character of the glucose response to a food is the glycemic index (GI):

• A ranking of foods based on their postprandial glucose response compared to a reference food

• Reflects the rate of digestion and absorption of a CHO rich food

Glycemicindex

• GI has been linked to disease• OCD• Obesity and founder in ponies • Adverse effects on behavior and hormonal responses

• Recommendations in healthy horse might be limited by dramatic individual variation in plasma glucose and insulin

Factorsaffectingglycemicindex

• Food form 

• Particle size, presence of intact grains and fiber

• Degree of processing/cooking

• Ratio of amylopectin and amylose in starch

• Amylose is less digestible

• Presence of ‘anti‐nutrients’: phytates, lectins

Glycemicindex

• Significance:• Manipulating GI of a ration may optimize substrate availability during exercise

• A low GI meal pre‐exercise may promote sustained CHO availability and prevent hypoglycemia 

• High GI foods may enhance glycogen storage post‐exercise due to higher glucose and insulin

Glycemicindex

• Soluble CHO 2‐4 h pre‐exercise results in a higher rate of CHO oxidation compared to fasting or forage:• Marked drop in plasma glucose and insulin during exercise may affect performance

• Reduced fat oxidation ‐ but not proven to cause more rapid glycogen depletion

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Glycemicindex

• Reducing glucose intolerance:• Reduce total carbohydrate intake

• Especially starch

• Use feedstuffs with low glycemic index

• Add a fat supplement

• Split carbohydrate into several meals

• Feed forage source within two hours of starch

Timingoffeeding

• Eating prompts a drop in plasma       volume that may redirect blood            away from muscle

• Insulin release decreases blood glucose

• Increased gut fill and bodyweight:• 3kg hay can result in a 10‐12 kg weight gain

• Therefore performance horses are usually fasted before an event and racehorses are frequently denied forage

Timingoffeeding

• However:• Fasting contributes to hepatic glycogen depletion and decreases water intake

• May deny the horse the VFA energy source that peaks at 7 hours post meal 

• Will lessen bowel reservoir

• Therefore performance horses should not be fasted more than 4‐6 hours

Glycogenloading

• Not recommended:

• Only small increases in muscle glycogen (~10%)

• Not associated with improved performance of moderate exercise

• Risk of colic, founder and diarrhea 

• Horses have slow glycogen repletion (48‐72h) even if consuming high carbohydrate

• IV glucose increases repletion rate

Feedinghabits

• Feed small amounts frequently to improve utilization 

• Introduce any grain slowly• Start with < 3 lb

• Never give more than 5‐7 lb in a single meal

• Alter by 0.25 lb/day or every other day

• Hay can be changed by ½ ‐ 1 lb/day

FeedinginWinter

• Increased heat requirements 

• Malnutrition common ‐ horses can easily starve

• Increasing forage helps heat production

• Make sure horses are prepared by fall

• Offer shelter, warmth and free choice hay

• Check water sources, offer warm water

• Colic due to decreased water intake common

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FeedingMares

• Last 3 months of gestation ‐ increased needs

• Foal growing at 1lb/day

• Energy, protein, calcium, phosphorus, vitamin A

• Feed good quality forage and concentrate

• Beware fescue!!

• Lactation ‐ 2‐4% bodyweight milk/day

• 0.75‐1.25% bwt in concentrate adequate

• Heavy milkers ‐ 1.75% 

• WATER!!

Foals

• No benefit to overfeeding! 

• Milk provides:

• All requirements in first 2 months

• All minerals first 4 months

• Creep feed ‐ 1‐2 months

• 0.5 ‐1 lb/day ‐ increase to 4‐5 lb MAX

• Before weaning ‐ 1lb/day/month of age

• Watch water intake

Nutritionanddisease

• Developmental orthopedic disease

• Limb deformities, club feet, contracted tendons and cartilage disease

• 10‐25% of young horses, multiple breeds

• Nutrition, trauma, exercise, growth rate contribute

• Nutritional faults:• Excess energy

• High phosphorus, low calcium

• Low copper, high zinc 

Colic• Risk factors:

• High grain diets • > 5kg day

• Spoiled feed 

• Sudden dietary changes

• Overeating: watch group feeding

• Feeding around exercise periods

• Reduced water intake

• Sand, poor quality forage

• Certain feeds: Coastal/Bermuda hay

HYPP

• Hyperkalemic Periodic Paralysis

• Quarter horses, Paints, Appaloosas, POA

• Mutant sodium channel in muscle cell

• Muscles more excitable

• Selected for as a semi‐desirable trait

• Tremors, paralysis, respiratory distress, death

• Exacerbated by ingested potassium

HYPP

•Prevention involves feeding a low potassium ration:

• Grass hay, avoid alfalfa

• Avoid molasses and other potassium rich substances

• Aim for <1% potassium

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‘Tyingup’

• Muscle pain and damage with               exercise

• Cramping, red urine

• Usually result of heritable muscle disease 

• Polysaccharide Storage Myopathy (PSSM) 

• Recurrent Exertional Rhabdomyolysis (RER)

• Exacerbated by dietary factors

PSSM• Quarter Horses, Paints, Appaloosas

• Enhanced insulin sensitivity

• Accumulation of muscle glycogen

• Abnormal polysaccharide in muscle fibers

RER

• Thoroughbreds, Standardbreds, Arabs (?)

• Stress‐related disorder of muscle calcium regulation

• No abnormal polysaccharide, but may have degenerative changes on biopsy

• Normal insulin sensitivity

Tyingup

• PSSM affects about 10% Quarter horses

• Warmbloods and drafts also predisposed

• RER affects about 5% of Thoroughbreds

• Lack of routine daily exercise and high starch diets predispose to muscle damage in both diseases

Addressingtying‐up

• Many drugs have been tried with little success

• Diet manipulation has most profound effect

• Determine caloric requirements

• Do not overfeed

• Minimize starch < 10% DE for PSSM, < 20% RER

• Add a fat supplement 

• Oil, rice bran

• Daily exercise!

Effectofdietonmuscledamage

21 28 28 MCal/day

5 RER horsesexercising 30 min/dayfor 3 weeks

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Effect of rest• Even on a high fat diet, post‐exercise muscle damage was greatest after 2 days of rest

Starch B/starch Fat

Monday 8301 3512 4255 1185 546 81

Wednesday 787 163 1935 425 502 70

Friday 717 127 1475 339 296 21

Questions?