Alimentos y Alimentación Curso 2015 - Clase 3

Valor nutritivo de los alimentos

Material para estudiar Página del curso Biblioteca UNCPBA

Fotocopiadora CECV

-Mc Donald, P.; Edwards, R. A. y Greenhalgh, J. F. D. 1995. Nutrición Animal. Acribia. España. Capítulos: 1, 2, 3, 4, 8, 11, 12 y 13. Disponible en Biblioteca UNCPBA.

-Case, L.; Carey, D. y Hirakawa, D. 1997. Nutrición felina y canina. Harcourt Brace. España. Capítulos: 1, 2, 3, 4, 11, 12, 14, 15 y 16. Disponible en Biblioteca UNCPBA.

Análisis cuantitativos

Análisis proximal o Método de Weende (1883)

AGUA MATERIA SECA (MS)

MATERIA ORGÁNICA (MO) CENIZA

(C)

proteína

bruta

(PB)

extracto

etéreo

(EE)

extracto libre

de nitrógeno

(ELN)

fibra bruta

(FB)

MATERIA FRESCA O TAL CUAL

8.

1.

2. 4. 5.

6.

7.

MATERIA FRESCA

AGUA MATERIA SECA (MS)

MATERIA SECA A 65 °C

PROTEÍNA BRUTA (PB) EXTRACTO ETÉREO (EE) RESIDUO DEL EE

CENIZAS (C) MATERIA ORGÁNICA (MO)

RESIDUO INSOLUBLE

FIBRA BRUTA (FB) CENIZAS

EXTRACTO LIBRE DE NITRÓGENO (ELN) ELN (%) = 100 – (%PB + %EE +%FB +%C )

3.

Procedimiento del Análisis proximal Secado a

100-105 °C

Secado a 65 °C

Soxhlet

Kjeldahl

Incineración

Solubilización

Incineración

1. Determinación de la Materia Seca (MS)

Secado en Microondas

a 500 watts - 5-30 min

hasta peso constante

Secado en Estufa

a 100-105 °C - aprox. 24 h

hasta peso constante

Destilación del agua

con tolueno a 117 °C

2. Determinación de las Cenizas (C)

Incineración en Mufla

a 550 °C durante 3 horas

4. Determinación de la Proteína Bruta (PB)

% de Nitrógeno x 6,25 = % PB

Ejemplo: % N % PB

GRANO DE MAÍZ 1,44 9,0

UREA 46,00 287,5

Gustav Christoffer KJELDAHL

1849 - 1900

1. Digestión 2. Destilación 3.Titulación

5. Determinación del Extracto Etéreo (EE)

Franz Von SOXHLET 1848-1926

EE: grasas, aceites, ácidos grasos no saponificados, ceras, pigmentos, vitaminas y otros compuestos liposolubles.

Éter de petróleo

6. Determinación de la Fibra Bruta (FB)

0102030405060708090

100

1 3 5 7 9 11 13

so

lub

ilid

ad

%

pH

solubilidad y pH hemicelulosa

celulosa

lignina

FB: Celulosa más una porción variable de hemicelulosa y lignina.

Método de Henneberg y Stohmann (1860)

SO4H2 1,25 % - 30 min Na OH 1,25 % - 30 min

• 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)

Principales problemas del Análisis Proximal

Determinación de la Fibra según Van Soest

Método de los detergentes

FDN: fibra detergente neutro

(Celulosa, hemicelulosa y lignina)

FDA: fibra detergente ácido

(Celulosa y lignina)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 3 5 7 9 11 13

so

lub

ilid

ad

%

pH

solubilidad y pHhemicelulosa

celulosa

lignina

proteína

Peter J.Van Soest

Profesor en Cornell, EUA

Weende comparado con Van Soest

AGUA MATERIA SECA

MATERIA ORGÁNICA CENIZA

proteína

bruta

extracto

etéreo

extracto libre

de nitrógeno fibra bruta

contenido celular fibra detergente

neutro

fibra detergente

ácido

hemi

celulosa

lignina celulosa

pe

ctin

a

80 - 100 % digestible

digestibilidad variable

lignina

Aplicaciones del dato de FDN

Formular dietas óptimas de fibra según especie y tipo de producción.

Estimar el consumo máximo en 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 con alimentos (dieta) entre 35 y 70 % FDN

Ejemplo: Vacas lecheras HA: 500 kg PV, 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 = 6 Consumo MS (kg/d) = 6 / 46/100 = 13 Consumo MF (kg tal cual/d) = 13 / 25/100 = 52

La fibra participa en la producción de la grasa de la leche

Relación entre FDN y producción de leche

kg d

e gr

asa/

vaca

/d

% FDN del alimento

óptimo 33 – 37 % (30 - 40 l/d) (70 – 80 % del FDN de forrajes)

A:P rumen

consumo

Fuente: Modelo de Mertens.

Silo Maíz

Alfalfa

2:1 3:1

Precursores de los componentes de la leche

acético

propiónico

butírico

GRASA PROTEINA

lactosa

proteína

grasa

TEJIDOS DEL CUERPO

proteína microbiana lípidos

Efecto del desbalance de fibra en la composición de la leche

acético

propiónico

butírico

+ lactosa - grasa

GRASA CORPORAL

granos cereales

FDN

litros

% grasa

% proteína pastos tiernos

(primavera)

- proteína microbiana

alimentos desbalanceados

almidón, azúcares

De cuál fibra hablamos?

FDN FDN

físicamente efectiva

FDN efectiva

lípidos

capacidad buffer

Proteínas solubles

Carbohidratos solubles

Adaptado de Mertens

FDN físicamente efectiva (FDN fe)

100 % efectividad cuando hay 150 minutos de masticación/kg FDN

Definición - FDN fe Es la FDN que está en las partículas del alimento que tienen más de 1,2 mm de largo.

estimula la rumia y la producción de saliva lo que mantiene un pH óptimo para degradar la fibra.

mantiene sano al epitelio del rumen por efecto rascado.

Silo de maíz con 40 % FDN

en el tamiz queda 90 % del total de FDN

FDN fe (%MS) = 0,90 x 40 = 36 %

Alimento Efectividad (%)

FDN (% MS)

FDN fe (% MS)

Pasturas (en pastoreo) 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

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% FDN% efectiv% DIVMS%

Heno de avena entero 80 12 65 98 68

Grano de maíz partido 89 10 9 42 82

efectiv %FDN %FDNef % ración Heno de avena 0,98 x 65 = 63,7 x 20/100 = 12,7 Grano de maíz 0,42 x 9 = 3,8 x 80/100 = 3,0 FDNef RACIÓN 15,7 %

Separador de partículas de forraje (Penn State, USA)

Niveles recomendados para producción de leche (% de partículas, valor superior cuando es único alimento, inferior cuando es solo una parte): Platillo silaje de maíz henolaje de alfalfa ración completa 19,0 mm 3 - 8 10 - 20 2 - 8 7,8 mm 45 - 65 45 - 75 30 - 50 1,3 mm 30 - 40 20 - 30 30 - 50 Base < 5 < 5 < 20

Agujero (mm) Tamaño de partícula (mm)

19,0 >19,0 7,8 7,8 - 19,0 1,3 1,3 - 7,8 base <1,3

ver el video

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.

estándar

cromatograma

Cromatografía líquida (HPLC)

Determinación de aminoácidos

Cromatografía de gases (GC)

Determinación de ácidos grasos

Espectrofotometría de absorción atómica

Determinación de minerales

Espectroscopía en el infrarojo cercano (NIRS)

espectros

PRUEBA CUALITATIVA

COLORIMÉTRICA

Antitripsina en productos de la soja

PRUEBA CUANTITATIVA

ACTIVIDAD UREÁSICA

AOCS (American Oil Chemists Society) Ba 9-58

1. incubación 2. cambio del pH

Estimación del valor energético

Bomba calorimétrica

ENERGÍA BRUTA (EB)

EB Mcal/kg MS CARBOHIDRATOS 4 PROTEÍNAS 5 LÍPIDOS 9 MINERALES 0 AGUA 0

ver el video

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

EB (Mcal/kgMS)

celulosa 4,2

hemicelulosa 4,2

almidón 4,2

glucosa 3,7

aminoácidos 5,7

ácido acético 3,5

ácido propiónico 4,9

ácido butírico 5,9

ácido láctico 3,6

lípidos 8,4

ENERGÍA BRUTA DE LOS ALIMENTOS PARA RUMIANTES

El valor promedio de EB para

todos los forrajes, granos y

subproductos de uso común

en rumiantes es:

4,4 Mcal/kg MS

Partición de la energía del alimento en el bovino

Energía

Bruta

Energía Neta

Calor

fermentación

Calor

metabolismo

nutrientes Energía

gases

CO2

CH4

Energía

orina

Energía

heces

CH4

Energía

Metabolizable

Energía

Digestible

Partición de la energía del alimento en el gato

Energía

Bruta

Energía

Metabolizable

Energía Neta

Calor

metabolismo

nutrientes

Energía

en orina

Energía

en heces

Energía

Digestible

Digestibilidad in vivo (aparente y verdadera)

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 = (consumo – excretas) x 100 consumo

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

nivel de consumo de alimento*

*múltiplos de EM requerida para el mantenimiento (M)

vacas (-15 kg leche / día)

vacas (+15 kg leche / día)

1 2 3 4

novillos

terneros

10 %

2 %

4 %

6 %

8 %

AYUNO

0 %

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)

Se puede ajustar la DIVMS por el nivel de consumo

Estimación de la ENERGÍA METABOLIZABLE

fibra EB ED EM

Mcal/kg Mcal/kg Mcal/kg

PB : 5,6 x 0,80 = 4,4 x 0,94 = 4,2

EE : 9,4 x 0,90 = 8,5 x 1,00 = 8,5

ELN: 4,1 x 0,85 = 3,5 x 1,00 = 3,5

MS: 4,4 x DIVMS = valor x 0,82 = 3,608 x DIVMS Rumiantes

Perros y Gatos

EB ED EM EN

heces gases y orina

Digestibilidad

calor

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

Calidad de los forrajes y requerimiento animal

Estimación de proteína metabolizable en rumiantes

Degradabilidad ruminal in situ

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

de

grad

abili

dad

(%

)

tiempo de incubación en el rumen (horas)

a

b

i

c

Degradabilidad del Nitrógeno del alimento en el rumen

0

20

40

60

60

100

0 12 24 36 48 60 72

grano cebada

harina soja

harina pescado

tiempo de incubación (h)

% d

el

N t

ota

l in

icia

l

0

20

40

60

80

100

0 12 24 36 48 60 72

tiempo de incubación (h)

silo pastura

silo maíz

heno pastura

a b c

heno pastura 20 60 0,4

silo pastura 62 30 1,2

silo maíz 65 20 1,2

harina soja 10 90 0,8

harina pescado 30 70 0,1

grano cebada 30 65 3,0

Degradabilidad efectiva del Nitrógeno del alimento en el rumen

% de la

degradabilidad

medida a 1M

* múltiplos de EM requerida para mantenimiento (1M)

harina pescado

nivel de consumo*

silo maíz silo pastura grano cebada

harina soja heno pastura

1 2 3 4

50

60

70

80

90

100 degradabilidad alta

degradabilidad baja

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

tasa de salida

5 % / hora

tasa de salida

8 % / hora

microbiana dieta microbiana dieta microbiana dieta

% MS % DIVMS % PB % FDN por E por N por E por N por E por N

Pastura base alfalfa 23 68 22 45 46 88 23 49 82 30 53 77 35

Silaje de maíz 32 65 8 53 50 45 11 54 43 12 58 42 13

Grano de maíz 89 85 9 10 72 28 44 77 21 53 83 18 57

Expeller de soja 92 90 44 34 72 255 70 77 201 134 83 167 174