Análisis químico y valor nutritivo de alimentos Fundamento. et al

Análisis químico y valor nutritivo de alimentos
Tomado de Fox et al. (2003) paginas I.11 a I.14
Fundamento. Conocer la composición químico-nutricional y la presencia de
factores antinutricionales y/o tóxicos de los ingredientes a utilizar en la elaboración
de dietas o complementos alimenticios, mediante técnicas como química húmeda,
espectrofotometría y digestibilidades in vitro, entre otras, para obtener una
formulación más precisa.
Principios básicos. La amplia variación debida a condiciones ambientales,
especies, estado de madurez, método de conservación, entre otras, afecta la
composición química de los ingredientes y la respuesta productiva de los
animales.
Los análisis de laboratorio permiten conocer la concentración y solubilidad de
fracciones de nitrógeno, fracciones de fibra, carbohidratos no estructurales, grasa
y minerales. Mediante análisis específicos, es posible determinar factores
antinutricionales, como taninos condensados, micotoxinas, nitratos, glucósidos
cianogénicos.
Descripción de la actividad. La composición química de los alimentos se
describe por fracciones de carbohidratos y de proteínas, de acuerdo al esquema
del Cornell Net Carbohydrates and Protein System (CNCPS versión 5) (Fox et al.,
2003), usado para predecir producción de proteína microbiana, degradación y
escape de carbohidratos y proteínas, y estimaciones de energía metabolizable y
proteína metabolizable.
Si se desea conocer la calidad nutritiva de los forrajes, es necesario analizar
diferentes variables. La proteína degradable y soluble es convertida a amonio en
la síntesis de proteína microbiana, con una alta calidad, por su balance de
aminoácidos para la producción de leche; además, puede promoverse mediante
fuentes baratas de proteína. Los forrajes con mucha proteína degradable
rápidamente en el rumen (proteína soluble y degradable), son menos eficientes en
la utilización de su proteína, debido a que se rebasa la capacidad de síntesis de
proteína de los microorganismos del rumen (Broderick, 1996).
Otros análisis de laboratorio de los forrajes son los de fibra. La fibra detergente
neutro (FDN) representa la substancia menos digestible de los forrajes (celulosa,
hemicelulosa y lignina), ya que se digiere lentamente; su efecto de llenado en el
rumen puede limitar el consumo de las vacas lecheras.
La determinación de fibra detergente ácido (FDA) representa la hemicelulosa y
lignina, comúnmente utilizada para predecir la digestibilidad o el valor energético
de los forrajes; es una sustancia indigestible que también limita la digestibilidad de
otros componentes de la fibra, como la celulosa y hemicelulosa.
La FDN, FDA o lignina pueden relacionarse con el valor energético de los forrajes,
pero con serias limitaciones, como interacción entre especies de forrajes, efectos
climáticos, variación de la digestibilidad de las mismas fracciones fibrosas,
variabilidad en la proporción FDA-lignina, etc. (Van Soest, 1996). Lo recomendable
es desarrollar y validar ecuaciones para cada región, antes de estimar el valor
energético de los forrajes. En el caso de forrajes con taninos, debe considerarse
su análisis, ya que estos metabolitos también limitan la digestibilidad de los
alimentos (López, 2000).
Análisis de laboratorio que se recomiendan. Los procedimientos para
determinar cada fracción son los seguidos por Sniffen et al. (1992), y los métodos
de fraccionamiento de la proteína cruda son los estandarizados por Licitra et al.
(1996), descritos por Montero-Lagunes et al. (2008) en el Manual de Laboratorio
de Nutrición del Campo Experimental La Posta del INIFAP.
1. El residuo del procedimiento con fibra detergente neutro (FDN) es la matriz
total de fibra insoluble (celulosa, hemicelulosa y lignina) (Van Soest et al.,
1991). Para análisis de FDN, se sugiere el procedimiento desarrollado por
el Dr. Mertens y aprobado por el AOAC (method 2002.04).
2. El contenido de lignina es un indicador de fibra indigestible (Van Soest et
al., 1991). La fibra indisponible (CHO C) es estimada como lignina x 2.4,
factor no constante para todos los alimentos. Puede sobreestimar la
fracción C de carbohidratos (indigestibles) en alimentos poco lignificados.
La técnica recomendada es la hidrólisis con acido sulfúrico al 72%, del
residuo de FDA (Van Soest et al., 1991). Es posible utilizar el método de
permanganato de potasio, pero debe ajustarse el resultado, multiplicándolo
por 0.82
3. Fibra disponible (CHO B2), es FDN – (NFDN x 6.25) – CHO C; se usa para
predecir digestión ruminal de la fibra y producción de proteína microbiana a
partir de la fibra. Se asume que la digestibilidad intestinal de la fibra es de
20%. Las pectinas, junto con otros carbohidratos solubles, pueden
determinarse indirectamente por análisis de fibra dietaria total (FDT) y fibra
detergente neutro, ambas corregidas por cenizas y nitrógeno, y tomadas
por diferencia. Por definición, la diferencia es el contenido de fibra soluble.
El análisis de FDT que se usa, es la modificación de Jeraci et al. (1989).
4. El nitrógeno total es medido por el procedimiento de Kjeldahl (AOAC, 1980)
5. El nitrógeno soluble (NNP + proteína verdadera soluble) es medido para
identificar el N rápidamente degradado en el rumen (Krishnamoorthy et al.,
1983).
6. La proteína verdadera es precipitada a partir de la proteína soluble, para
separar la fracción NNP (fracción proteica A) de la proteína verdadera,
rápidamente degradable (fracción proteica B1). La fracción proteica B1
típicamente contiene albúminas y globulinas, y provee péptidos, que
responden a los requerimientos nutricionales de las bacterias
fermentadoras de carbohidratos no fibrosos, para una máxima eficiencia de
crecimiento microbiano. Una pequeña cantidad de esta fracción escapa a la
degradación ruminal y se asume que es 100% digerida en el intestino. La
fracción proteica A provee amonio, para el crecimiento de los
microorganismos fermentadores de carbohidratos fibrosos y no fibrosos.
7. El sistema de análisis detergente (Van Soest et al., 1991) se diseñó para
analizar las fracciones de carbohidratos y proteínas de los forrajes; tiene
limitaciones en el análisis de otros alimentos, particularmente en los
subproductos de origen animal y en pastas de oleaginosas. El nitrógeno,
insoluble en detergente neutro (sin sulfito de sodio) y en detergente ácido
(Van Soest et al., 1991), mide la proteína lentamente degradable y la
indisponible.
8. La proteína insoluble en detergente ácido (PIFDA) (Van Soest et al., 1991),
se usa para identificar la proteína indisponible (fracción proteica C) y se
asume que tiene digestibilidad de cero en rumen e intestino.
9. Las PIFDN – PIFDA identifican la proteína disponible de lenta degradación
(fracción proteica B3). Esta fracción típicamente contiene proteínas del tipo
de las prolaminas y extensinas, y escapan mayormente a la degradación
del rumen. Se asume que su digestibilidad es del 80% en el intestino.
10. (Nitrógeno total x 6.25) – A – B1 – B3 – C = (fracción proteica B2) proteína
de degradación intermedia. Esta fracción típicamente contiene glutelinas,
con una degradación ruminal y escape muy variable, dependiendo de las
características individuales del ingrediente y del nivel de consumo. La
fracción B2 que escapa del rumen tiene una digestibilidad intestinal del
100%.
11. Cenizas (AOAC, 1980).
12. Grasa soluble en solventes (extracto etéreo) (AOAC, 1980). Toda esta
fracción se asume que escapa a la digestión ruminal, parcial o totalmente
hidrogenada, y tiene una digestibilidad intestinal del 95%.
13. Carbohidratos no fibrosos (NFC), azúcar y almidón principalmente. Se
calculan como 100 – PC – [(FDN – PIFDN) – grasa – cenizas]. Las pectinas
están incluidas en esta fracción, se degradan tan rápido como los
almidones, pero no elevan el acido láctico en el rumen.
14. La fracción A de CHO es CHO no fibrosos menos almidón. Se asume que
estos polisacáridos libres de almidón se degradan más rápidamente que los
almidones. Casi toda esta fracción es completamente degradada en el
rumen, y la poca que pudiera escapar se degrada al 100% en el intestino.
Para analizar azúcares, se usa la reacción de fenol/sulfúrico o la Antron.
Ambas técnicas, descritas por Southgate (1976), pueden usarse sobre el
residuo de la extracción con 80% de etanol, para remover azúcares.
15. La fracción B1 de CHO es CHO no fibrosos menos azúcar. El almidón se
determina después de lavar el alimento de interés, con alcohol al 80%, para
remover azúcares. El método de almidón que se usa es el AOAC method
996.11/AACC method 76.13, con una modificación: en el primer paso, se
deja reposar por 30 minutos en lugar de seis. Esta fracción tiene una
degradación ruminal variable, dependiendo del nivel de consumo, tipo de
grano, grado de hidratación y tipo de procesamiento. La producción de
proteína microbiana es muy sensible a la degradación ruminal del almidón.
La fracción B1 que escapa del rumen se asume con una digestibilidad alta,
dependiendo del tipo de grano y su procesamiento.
Técnicas de laboratorio recomendadas para el LRNS.
Consultar el libro (en prensa): Practicas de alimentación que mejoren la nutrición
de vacas para producción de leche en pastoreo en el trópico. Juarez-Lagunes et
al., (2013). Capítulo IV. Técnicas de laboratorio utilizadas en la nutrición de vacas
lecheras tropicales. Paginas:79 – 104.