Carbohidratos en monogástricos (14/8)

Departamento de Nutrición Animal
Curso de Nutrición 2014
Digestión de carbohidratos
en monogástricos
Sebastián Brambillasca
Bibliografía
• Van Soest (1994). Nutritional ecology of the ruminant
• Mc Donald (2006). Nutrición animal. (6ª edición).
• Swenson M., Reece W. (1999). Fisiología de los animales domésticos de
Dukes (5ª edición).
• Dyce, Sack, Wensing (1996). Anatomía veterinaria (2ª edición).
• Hoffman R.M.(2003). Carbohydrate metabolism in horses. En: Recent
Advances in Equine Nutrition, S.L. Ralston and H.F. Hintz (Eds.)
• Hand M.S. (2000). Nutrición clínica en pequeños animales (4ª edición)
• Brandi R., Furtado C. (2009). Importância nutricional e metabólica da
fibra na dieta de equinos. R. Bras. Zootec., v.38, p.246-258.
Esquema de la clase
• Introducción
• Digestión-absorción de azúcares simples y
almidón.
• Factores relacionados a la digestión del
almidón.
• Degradación de fibra en los monogástricos
• Productos finales de la fermentación
CARBOHIDRATOS
 Compuestos por C, H y O (CH2O)n
 Azucares simples (monosacáridos, disacáridos)
 Oligosacáridos
 Polisacáridos (almidones, amilopectina, glucógeno,
celulosa, hemicelulosa, pectinas, gomas)
 En base a su digestibilidad:
- azúcares y almidones
- fibras
FUNCIÓN DE LOS CH EN LA NUTRICIÓN
 Aporte de energía
 Fuente de calor
 Estructura para otros nutrientes (aá, glicolípidos,
glicoproteínas.)
 Almacenamiento de energía (glucógeno y grasa)
Digestión de CH en monogástricos
Boca
Esófago
Estómago
Int. delgado
Int. grueso
lactasa
sacarasa
α-dextrinasas
maltasa
α-amilasa
α-amilasa
Fermentación
microbiana
Almidón
Sacarosa
Lactosa
Fibra
- Cerdo
- Aves
Saliva
Glucosa
Fructosa
AGV
CH4
CO2
H2
Lumen intestinal
Borde en cepillo
Citoplasma
Vena porta
α-dextrinasa
α-amilasa
Almidón
α-dextrinas
maltotriosa
GLUCOSA
maltosa
maltasa
sacarasa
Sacarosa
GLUCOSA
FRUCTOSA
GALACTOSA
Lactosa
GLUCOSA
lactasa
(Dukes, 1999)
SGLT simporte: Na (activa)
GLUT difusión facilitada (pasiva)
Actividad enzimática
60
Lactasa
Actividad de enzimas del
borde en cepillo en cerdos
40
20
2
3
7
17
33
66
Edad (meses)
Sacarasa
Actividad enzimática
Actividad enzimática
300
200
100
2
3
7
17
Edad (meses)
Maltasa
300
33
66
200
100
2
3
7
17
33
66
Edad (meses)
(Dukes, 1999)
Actividad de amilasa pancreática en lechones
CH dieta
amilasa
12 7
5x10
Unidades de amilasa
Ingestión/d (g)
300
200
6 6
5x10
100
0
0
1
2
3
4
5
Edad (semanas)
6
7
(Adaptado de De Corring et al., 1978)
Amilosa
ALMIDÓN
Amilopectina
Amilosa
• Polisacárido de reserva
• Enlaces α 1-4, α 1-6
• Estructura granular
• Gelatinización
• Almidón resistente
Amilopectina
http://milksci.unizar.es/bioquimica/temas/azucares/almidon.html
gránulos de almidón
Factores relacionados a la digestión del almidón:
• Madurez del sistema digestivo
• Tamaño de partícula
• Matríz proteica
• Estructura cristalina del almidón
Importancia del
procesamiento de
cereales
Grados de gelatinización del almidón en cereales
Almidón crudo
Almidón hidratado a
27°C
Almidón hidratado a Almidón hidratado a
60°C
80°C
http://food.oregonstate.edu/learn/starch.html
Efecto del tamaño de partícula del grano de sorgo en la
digestibilidad del almidón en cerdos (Owsley et al., 1981).
Tamaño de partícula
Gruesa
(aplastado)
Media (6,4 mm)
Fina (3,2 mm)
Ileón terminal
72,3c
78,1b
86,0a
Tracto total
95,8b
95,3b
98,5a
Digest. almidón
(Valores con diferente superíndice son distintos, P<0,05)
Rendimiento y digestibilidad en dietas (trigo y cebada)
para lechones (Wiseman, 1993)
Granulado
Extrusado
Digestibilidad MS
0,80a
0,84b
Ganancia peso (g/d)
356a
386b
Índice de conversión
1,75b
1,65a
(Valores con diferente superíndice son distintos, P<0,05)
Granulado: 70-75ºC, 4-5 min, 3-4% vapor
Extrusado: 90-150ºC, 2 min, humedad al 20%
¿Cómo degradan la fibra los monogástricos?
…primero definir el concepto de fibra
Carbohidratos fermentables
Lignina
Celulosa
Hemicelulosa (B)
Fibra
insoluble
Fibra
Hemicelulosa (A)
Pectinas
Polisacáridos Gomas
no almidonosos
Fructanos
Mucílagos
Otros polisacáridos:
Inulina, FOS, almidón
resistente
Fibra
soluble
Otros criterios
• viscosidad
• capacidad para gelificar
• velocidad de fermentación
Fibra dietética
De Blas et al., 1998

Celulosa

Lignina (no polisacárido)

Hemicelulosas (xilanos, glucomananos,
mananos, etc.)

Pectinas (polisacáridos ricos en ac.
galacturónico)

Fructanos (inulinas, levanos, fleínas)
polisacáridos de reserva

Oligosacáridos (2-10 unidades de azúcares:
rafinosa, estaquiosa, verbascosa, ajugosa)
Fibra
soluble
FERMENTACIÓN EN
MONOGÁSTRICOS
• Fermentación pregástrica:
canguros, hamster, hipopótamos,
monos
• Buche de las aves
• Fermentación postgástrica: ciego,
colon (caballo, cerdo, elefante,
rinoceronte, perro, gato)
M.O.: celulasas, hemicelulasas y pectinasas
Ciego
Colon
enlentecimiento del tránsito
fermentación en f(x) del tiempo de retención
Tiempo de retención c on el tamaño corporal
Estrategias de digestión en distintas especies
Dieta
Fermentación
pregástrica
Gástrica
Rumia
Pasaje
Omasal
Cecal
Colónica
Rumiantes
Heces
(Van Soest, 1994)
Estrategias de digestión en distintas especies
Caballo
Dieta
Gástrica
Cerdo
Colónica
Cecal
Heces
- Cerdos
- Equinos
(Van Soest, 1994)
Coprofagia
Dieta
Gástrica
Conejo
Colónica
Heces
Conejos
Cecal
(Van Soest, 1994)
Canguro
Dieta
Fermentación
pregástrica
Coprofagia
(Hamster)
Gástrica
-Canguros
Colónica
Heces -Hipopótamos
Cecal
-Monos
(Van Soest, 1994)
Porcentaje del tracto digestivo destinado a fermentación
Especie
Retículo-rumen
(%)
Ciego
(%)
Colon y recto
(%)
Total
(%)
Ovino
71
8
4
83
Carpincho
---
71
9
80
Bovino
64
5
5-8
75
Equino
---
15
54
69
Conejo
---
43
8
51
Cerdo
---
15
33
48
Humano
---
---
17
17
Perro
---
1
13
14
(Van Soest, 1994)
La eficiencia para utilizar la fibra depende de la
capacidad fermentativa
Caballo
Carpincho
Lignificación y digestión de fibra
x
70
Digestibilidad de la fibra (%)
x
x
x
50
Rumiantes
x
x
x
x
x
30
10
5
15
25
Lignina en ADF (%)
Rata
Cerdo
Conejo X Carpincho
Equino
(Van Soest, 1994)
Productos de la fermentación de los CH:
-
AGV
Lactato
Gases (NH4, CO2, H2)
M.O.
Regulación del pH:
- absorción de AGV
- HCO3
- PO4
Porcentaje de AGV producidos en el intestino grueso de equinos con
diferentes niveles de heno de alfalfa y mezcla de granos
(Hoffman, 2003)
Forraje:grano
Acético Propiónico Butírico Valérico
A:P
1:0
76a
15c
8
0,5
5,1
3:2
70b
21b
7
0,8
3,3
1:4
61c
26a
10
1,2
2,3
- Ciego y colon ventral: mayor concentración de celulolíticas (Ruminococcus
flavefaciens, Ruminococcus albus, Fibrobacter succinogenes)
- Absorción: mantenimiento del pH > 6
- Acético y butírico: energía y C para síntesis de lípidos
- Propiónico: neoglucogénesis
Energía obtenida a partir de AGV en distintas especies
Sitio de fermentación
Especie
Anterior
(kcal/PV0.75)
Posterior
(kcal/PV0.75)
Bovino
70-80
0-15
Ovino
57-79
---
Caprino
37-46
---
Rata
---
9
Cerdo
---
5-28
Humano
---
0,7-20
(Van Soest, 1994)
Tamaño de partícula de salvado de trigo, digestión de
fibra y tasa de pasaje en humanos
Base, baja
en fibra
Salvado
fino
Salvado
grueso
Tamaño de partícula, fibra (μm)
---
173
744
Consumo fibra (g FND/d)
4b
22a
22ª
86a
53b
41c
0,8c
1,4b
2,0a
Retención media (h)
62a
57a
41b
Pasaje en tracto post (h)
18
15
12
Digestibilidad
Celulosa
N fecal (g/d)
Pasaje
(Adaptado de Van Soest, 1994)
Tamaño de partícula de salvado de trigo, digestión de
fibra y tasa de pasaje en humanos
Base, baja
en fibra
Salvado
fino
Salvado
grueso
Tamaño de partícula, fibra (μm)
---
173
744
Consumo fibra (g FND/d)
4b
22a
22ª
86a
53b
41c
0,8c
1,4b
2,0a
Digestibilidad
Celulosa
N fecal (g/d)
Pasaje
• ¿Por qué es mayor la digestión de celulosa en el salvado fino que en
57a
41b
Retención media (h)
62a
el grueso?
tractoelpost
(h)
12
• ¿PorPasaje
qué esenmayor
contenido
de N18
fecal en las 15
dietas con salvado?
(Adaptado de Van Soest, 1994)
Tamaño de partícula de salvado de trigo, digestión de
fibra y tasa de pasaje en humanos
Base, baja
en fibra
Salvado
fino
Salvado
grueso
Tamaño de partícula, fibra (μm)
---
173
744
Consumo fibra (g FND/d)
4b
22a
22ª
86a
53b
41c
0,8c
1,4b
2,0a
Retención media (h)
62a
57a
41b
Pasaje en tracto post (h)
18a
15a
12b
Digestibilidad
Celulosa
N fecal (g/d)
Pasaje
(Adaptado de Van Soest, 1994)
Utilización relativa de la energía digerida
No rumiantes
10
20
35
FND en la dieta (%)
70
(Van Soest, 1994)
En resumen:
Fermentación en monogástricos:
• % de mat. ing. presente en compartimentos fermentativos
• % de tracto GI dedicado a la fermentación
• tiempo de retención > tiempo de tránsito
• gran variación en la capacidad de utilización de fibra entre especies
• CH y otros nutrientes que no son digeridos en tracto anterior pueden ser
fermentados en zonas posteriores del TGI
• mayor actividad fermentativa intestinal que los rumiantes