Clase 1 - valor nutritivo de los alimentos

Alimentos y Alimentación
Curso 2016 - Clase 1
Valor nutritivo de los alimentos
Parte 2
Análisis cuantitativos
Análisis proximal o Método de Weende (1883)
100 %
MATERIA FRESCA O TAL CUAL
AGUA
MATERIA SECA (MS)
MATERIA ORGÁNICA (MO)
compuestos lípidos carbohidratos
nitrogenados
no estructurales
carbohidratos
estructurales
Proteína Extracto Extracto Libre
Bruta
Etéreo de Nitrógeno
(PB)
(EE)
(ELN)
Fibra Bruta
(FB)
CENIZA
(C)
Procedimiento del Análisis proximal
Secado a
1. 100-105 °C
MATERIA FRESCA
3.
AGUA
MATERIA SECA (MS)
Incineración 2.
Secado a
65 °C
MATERIA SECADA a 65 °C
Kjeldahl
4.
PROTEÍNA BRUTA (PB)
CENIZAS (C)
MS-C=MATERIA ORGÁNICA (MO)
8.
EXTRACTO LIBRE DE NITRÓGENO (ELN)
ELN (%) = 100 – (%PB + %EE +%FB +%C )
5.
Soxhlet
EXTRACTO ETÉREO (EE)
RESIDUO DEL EE
6. Solubilización
RESIDUO INSOLUBLE (RI)
7.
Incineración
CENIZAS RI (CRI)
RI-CRI=FIBRA BRUTA (FB)
1. Determinación de la Materia Seca (MS)
Secado en Microondas
Destilación del agua
a 100-105 °C - aprox. 24 h a 500 watts - 5-30 min
con tolueno a 117 °C
Secado en Estufa
hasta peso constante
hasta peso constante
2. Determinación de las Cenizas (C)
Incineración en Mufla
a 550 °C durante 3 horas
4. Determinación de la Proteína Bruta (PB)
Gustav Christoffer
KJELDAHL
1849 - 1900
1. Digestión
2. Destilación
3.Titulación
% de Nitrógeno x 6,25 = % PB
Ejemplo:
GRANO DE MAÍZ
UREA
%N
% PB
1,44
9,0
46,00
287,5
5. Determinación del Extracto Etéreo (EE)
Franz Von SOXHLET
1848-1926
Éter de petróleo
EE: grasas, aceites, ácidos grasos no saponificados, ceras,
pigmentos, vitaminas y otros compuestos liposolubles.
6. Determinación de la Fibra Bruta (FB)
hemicelulosa
celulosa
lignina
solubilidad %
solubilidad y pH
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1
3
5
SO4H2 1,25 % - 30 min
7
9
11
Método de Henneberg
y Stohmann (1860)
13 pH
Na(OH) 1,25 % - 30 min
FB: Celulosa más una porción variable de hemicelulosa y lignina.
Principales problemas del Análisis Proximal
•
La FB no representa la totalidad de la fibra (la parte menos
digestible del alimento).
•
El ELN no representa a los carbohidratos no estructurales
(la parte más digestible del alimento), ya que se calcula por
diferencia y es afectado por los errores analíticos de todas
las otras fracciones:
% ELN = 100 – (% C + % PB + % EE + % FB)
Determinación de la Fibra según Van Soest
Método de los detergentes
hemicelulosa
celulosa
lignina
proteína
solubilidad %
solubilidad y pH
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Peter J. Van Soest
Profesor en la
Universidad de Cornell,
EUA
1
3
5
7
9
11
13
pH
FDA: fibra detergente ácido
FDN: fibra detergente neutro
(Celulosa y lignina)
(Celulosa, hemicelulosa y lignina)
Fracciones separadas por Van Soest
MATERIA SECA
MATERIA ORGÁNICA
proteína extracto extracto libre
bruta
etéreo de nitrógeno
80 - 100 % digestible
CENIZA
fibra bruta
fibra detergente
neutro
contenido celular
pectina
AGUA
hemi
celulosa
fibra
detergente
ácido
celulosa lignina
lignina
digestibilidad variable
Aplicaciones del dato de FDN
Formular dietas óptimas de fibra según
especie y tipo de producción.
Estimar el consumo máximo en los bovinos.
Relación entre FDN y consumo máximo

La fibra limita el consumo del alimento por efecto físico
consumo máximo de FDN en bovinos (Mertens, 1987):
1,1 (± 0,1) kg FDN / 100 kg de peso vivo
solo cuando la dieta tiene entre 35 y 70 % FDN
Ejemplo: Vacas lecheras HA: 500 kg PV y Jersey: 400 kg PV.
Pastura de alfalfa
Análisis de laboratorio en base seca:
MS: 25 %, PB: 24 %, FDN: 46%, DIVMS: 78 %.
Consumo FDN (kg/d) = 1,2/100 x 500
Consumo MS (kg/d) = 6 / 46/100
Consumo MF (kg tal cual/d) = 13 / 25/100
= 6
= 13
= 52
Relación entre FDN y producción de leche
La fibra participa en la producción de la grasa de la leche
kg de grasa/vaca/d

A/P
rumen
2:1
3:1
consumo
Alfalfa
Silo Maíz
% FDN del alimento
óptimo 33 – 37 % (30 - 40 l/d)
(70 – 80 % del FDN de forrajes)
Fuente: Modelo de Mertens
Precursores de los componentes de la leche
TEJIDOS DEL CUERPO
acético
GRASA
PROTEINA
propiónico
butírico
proteína microbiana
lípidos
grasa
proteína
lactosa
Efecto del desbalance de fibra en la composición de la leche
GRASA CORPORAL
acético
propiónico
alimentos
desbalanceados
butírico
- proteína microbiana
FDN
- grasa
+ lactosa
almidón, azúcares
litros
% grasa
granos cereales
pastos tiernos
(primavera)
% proteína
Cuando hablamos de fibra de qué fibra hablamos?
lípidos
capacidad
buffer
FDN
efectiva
proteínas
solubles
FDN
físicamente
efectiva
FDN
carbohidratos
solubles
Basado en idea de Mertens
FDN físicamente efectiva (FDN fe)


estimula la rumia, la masticación y la producción de saliva
lo que mantiene un pH óptimo para degradar la fibra.
mantiene sano al epitelio del rumen por efecto rascado.
la FDN tiene 100 % de efectividad
cuando hay 150 minutos de masticación/kg FDN ingerido !
Relación entre tiempo de masticación y tamaño de partícula
FDN fe es el FDN que está en las partículas del alimento
que tienen más de 1,2 mm de largo !
Si en el tamiz queda un 90 % del total de FDN
FDN fe = 0,90 x 40 = 36 %
Silo de maíz con 40 % FDN
Alimento
Efectividad
(%)
FDN
(% MS)
FDN fe
(% MS)
100
40
40
Heno de avena
98
63
62
Heno de alfalfa
91
70
64
Silaje de maíz - 40 % grano
90
45
36
Grano de maíz partido
44
9
4
Harina de soja
22
15
3
Afrechillo de trigo
3
35
1
Pasturas (en pastoreo)
Niveles recomendados en bovinos según tipo de producción:
FDN fe (% MS)
Producción de Leche
20 - 25
Producción de Carne sin ionóforos
15 - 20
Producción de Carne con ionóforos
5-8
Fuente: NRC Beef Cattle (1996).
Ejemplo: Novillitos HA 280 kg PV.
Heno de avena y grano de maíz (20:80 en base seca)
Análisis de laboratorio en base seca:
MS% PB%
Heno de avena entero 80
12
Grano de maíz partido 89
10
FDN% efectiv%
65
98
9
42
efectiv
%FDN %FDNef
Heno de avena 0,98 x
65 = 63,7 x
Grano de maíz 0,42 x
9=
3,8 x
FDN ef RACIÓN
DIVMS%
68
82
% ración
20/100 = 12,7
80/100 = 3,0
15,7 %
Separador de partículas de forraje (Penn State, USA)
Agujero (mm)
Tamaño de partícula (mm)
19,0
7,8
1,3
base
>19,0
7,8 - 19,0
1,3 - 7,8
<1,3
ver el video
Niveles recomendados para producción de leche (% de partículas, valor
superior cuando es único alimento, inferior cuando es solo una parte):
Platillo
19,0 mm
7,8 mm
1,3 mm
Base
silaje de maíz
3 - 8
45 - 65
30 - 40
<5
henolaje de alfalfa
10 - 20
45 - 75
20 - 30
<5
ración completa
2 - 8
30 - 50
30 - 50
< 20
Selección de partículas en el comedero
No tiene que haber diferencia mayor al 5 %
en la distribución del tamaño de partículas
entre el alimento inicial y durante el día.
Cromatografía líquida (HPLC)
estándar
Determinación de aminoácidos
cromatograma
Cromatografía de gases (GC)
Determinación de ácidos grasos
Espectrofotometría de absorción atómica
Determinación de minerales
Espectroscopía en el infrarojo cercano (NIRS)
espectros
Antitripsina en productos de la soja
1. incubación
2. cambio del pH
PRUEBA CUALITATIVA
PRUEBA CUANTITATIVA
COLORIMÉTRICA
ACTIVIDAD UREÁSICA
AOCS (American Oil Chemists Society) Ba 9-58
Estimación del valor energético
Bomba calorimétrica
1 caloría
es la energía en forma de calor
que aumenta la temperatura de
1 gramo de agua en 1 °C
medido desde 14,5 °C hasta 15,5 °C
ENERGÍA BRUTA (EB)
EB Mcal/kg MS
CARBOHIDRATOS
PROTEÍNAS
LÍPIDOS
MINERALES
AGUA
ver el video
4
5
9
0
0
ENERGÍA BRUTA DE LOS ALIMENTOS PARA RUMIANTES
EB (Mcal/kgMS)
El valor promedio de EB para
celulosa
4,2
todos los forrajes, granos y
hemicelulosa
4,2
subproductos de uso común
almidón
4,2
en rumiantes es:
glucosa
3,7
4,4 Mcal/kg MS
aminoácidos
5,7
ácido acético
3,5
ácido propiónico 4,9
ácido butírico 5,9
ácido láctico
3,6
lípidos
8,4
Partición de la energía del alimento en el bovino
Calor
Energía
gases
metabolismo
nutrientes
Calor
fermentación
CH4
CH4
CO2
Energía
Bruta
Energía
Digestible
Energía Neta
Energía
Metabolizable
Energía
heces
Energía
orina
Partición de la energía del alimento en el gato
Calor
metabolismo
nutrientes
Energía Neta
Energía
Metabolizable
Energía
Bruta
Energía
Digestible
Energía
en heces
Energía
en orina
Digestibilidad in vivo (aparente y verdadera)
% Digestibilidad = (consumo – excretas) x 100
consumo
CARNE BOVINA
FORRAJE
Consumo:
50 g MS
15 kg MS
Excretas:
10 g MS
5 kg MS
Endógeno:
1 g MS
3 kg MS
Digestibilidad aparente:
80 %
66 %
Digestibilidad verdadera:
82 %
86 %
Digestibilidad in vitro de la materia seca (DIVMS)
Método de Tilley y Terry
1.
Incubación con licor ruminal
(38 C - 48 horas).
2. Incubación con pepsina y ácido
clorhídrico (38 C - 48 horas).
Alcances y límites del método
TASA DE SALIDA DEL CONTENIDO DEL RUMEN
% del contenido ruminal total / hora
10 %
8%
vacas (+15 kg leche / día)
vacas (-15 kg leche / día)
6%
4%
novillos
terneros
2%
0%
AYUNO
1
2
3
4
nivel de consumo de alimento*
*múltiplos de EM requerida para el mantenimiento (M)
 Se puede ajustar la DIVMS por el nivel de consumo
PROCEDIMIENTO PRÁCTICO
Restar un 4 % al valor de DIVMS de laboratorio
por cada unidad de aumento en el nivel de consumo,
(medido como múltiplo del consumo de EM para mantenimiento)
Estimación de la ENERGÍA METABOLIZABLE
heces
calor
gases y orina
EB
ED
EM
EN
Digestibilidad
Perros
y Gatos
EB
Mcal/kg
ED
Mcal/kg
PB :
5,6 x
0,80 =
4,4
EE :
9,4 x
0,90 =
ELN:
4,1 x
Rumiantes
MS:
4,4 x
EM
fibra
Mcal/kg
x
0,94
= 4,2
8,5 x
1,00
= 8,5
0,85 = 3,5 x
1,00
= 3,5
DIVMS = valor x
0,82
= 3,608 x DIVMS
Ejemplo: Novillito en engorde, 200 kg PV.
Silo de maíz con 25 % de grano, nivel de consumo 2M.
Análisis de laboratorio en base seca:
MS: 33 %, PB: 8 %, FDN: 52%, EE: 2 %, DIVMS: 69 %.
EM = 3,608 x (0,69 – 0,69 x 0,04) = 2,39 Mcal EM/kg MS
Ejemplo: Balanceado para perro adulto en mantenimiento
Análisis de laboratorio en base tal cual:
Humedad: 10 %, PB: 18 %, EE: 7 %, FC: 5%, Minerales totales: 9%.
PB
= 0,18 x 4200 kcal EM/kg
EE
= 0,07 x 8500 kcal EM/kg
ELN
=[ 1–(0,10 + 0,18 + 0,07 + 0,05 + 0,09)] x 3500 kcal EM/kg
EM
= 3136 kcal EM/kg tal cual = 3484 kcal EM/kg MS
Estimación de proteína metabolizable
en los rumiantes
Degradabilidad ruminal in situ
100
i
degradabilidad (%)
90
80
c
70
60
50
b
40
30
20
10
a
0
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
tiempo de incubación en el rumen (horas)
% del N total inicial
Degradabilidad del Nitrógeno del alimento en el rumen
100
100
80
60
60
60
silo pastura
silo maíz
heno pastura
40
20
grano cebada
harina soja
harina pescado
40
20
0
0
0
12
24
36
48
60
72
0
24
36
48
60
72
tiempo de incubación (h)
tiempo de incubación (h)
heno pastura
silo pastura
silo maíz
harina soja
harina pescado
grano cebada
12
a
b
c
20
62
65
10
30
30
60
30
20
90
70
65
0,4
1,2
1,2
0,8
0,1
3,0
Degradabilidad efectiva del Nitrógeno del alimento en el rumen
100
% de la
degradabilidad
medida a 1M
degradabilidad alta
90
silo maíz
silo pastura
grano cebada
harina pescado
harina soja
heno pastura
80
70
60
degradabilidad baja
50
1
2
3
4
nivel de consumo*
* múltiplos de EM requerida para mantenimiento (1M)
Aplicación de la degradabilidad in situ
 Estimar la disponibilidad de NITRÓGENO y ENERGÍA
para la síntesis de proteína microbiana en el rumen.
 Estimar la proteína dietaria pasante.
PROTEÍNA METABOLIZABLE (g PM / kg MS)
tasa de salida
2 % / hora
microbiana
% MS
% DIVMS
% PB
% FDN
por E
por N
Pastura base alfalfa
23
68
22
45
46
88
Silaje de maíz
32
65
8
53
50
Grano de maíz
89
85
9
10
Expeller de soja
92
90
44
34
tasa de salida
5 % / hora
dieta
microbiana
por E
por N
23
49
82
45
11
54
72
28
44
72
255
70
dieta
tasa de salida
8 % / hora
microbiana
dieta
por E
por N
30
53
77
35
43
12
58
42
13
77
21
53
83
18
57
77
201
134
83
167
174