clase ii. composicion de los alimentos

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA

ING. M.Sc. MEDARDO ANTONIO DIAZ CESPEDES

COMPOSICION DE LOS ALIMENTOS

EVALUACION de ALIMENTOS

“Conocer y valorar los alimentos es la primeracondición para alimentar correctamente a los

animales”

Puntos Críticos :1- Muestra representativa2- Acondicionamiento, identificación y remisión

3- Selección de los análisis

EVALUACION de ALIMENTOSProcedimientos empleados para evaluar los alimentos

• BIOLOGICOS In vivoIn vitro

• FISICOSMicroscopía – NIRS

• QUIMICOSExtracciones – Digestiones - Cromatografía

• ANALISIS SUBJETIVO ( Sentidos)

• ANALISIS FRACCIONALES Weende - Van Soest

• COMPOSICION QUIMICA Almidones – Acidos grasos

• ANALISIS ESPECIFICOS pH – N-soluble – Ureasa – Aflatoxinas

EVALUACION de ALIMENTOS

• El sistema de analisis quimico proximal (Weende)

ANALISIS FRACCIONALES

Fue desarrollado por Henneberg y sus colaboradores en la estación agrícola de Weende en Alemania. (1859-1861)

Éste análisis no determina un análisis o compuesto en particular, evalúa la calidad de un alimento en función de grupos de compuestos con características físico-químicas semejantes, pero con diferente valor nutritivo.

El análisis proximal consta de los siguientes determinaciones:

1. Residuo seco, sustancia seca o materia seca.2. Proteína Cruda o total o extracto nitrogenado total.3. Ceniza o residuo de incineración.4. Grasa total o extracto etéreo.5. Fibra bruta o fibra cruda.6. Extracto libre de nitrógeno o NIFEX.

1.- Agua y materia seca

>El agua no contribuye al valor nutritivo de un alimento,

>Diluye el contenido de nutrientes sólidos,

>Los hace susceptibles de sufrir fenómenos de descomposición por enzimas, bacterias y hongos.

>Es un factor determinante en la inhibición o la propagación dediferentes reacciones que pueden aumentar o disminuir la calidadnutritiva y sensorial de los alimentos.

>Todos los alimentos incluyendo los deshidratados, contienen ciertas cantidad de agua.

>Como la cantidad de agua en un alimento es muy variable, los análisis de los alimentos se reportan en base seca.

>Cuando una muestra de alimento se coloca en un horno a una temperatura de 105 °C durante 24 horas, el agua evapora y la materia restante se denomina materia seca.

El agua existe en los alimentos de tres formas:

1.- Agua de combinación; está unida en alguna forma química como agua de cristalización o como hidratos.

2.- Agua adsorbida; está asociada físicamente como una monocapa sobre la superficie.

3.- Agua libre es aquella que es fundamentalmente un constituyente separado, con facilidad se pierde por evaporación o por secado.

Como la mayor parte de los alimentos son mezclas heterogéneas de varias sustancias, pueden contener cantidades variables de agua de los tres tipos.

… Agua y materia seca

Métodos de determinación

SecadoDestilaciónQuímicosInstrumentales

SecadoSon mediciones de la pérdida de peso debida a la evaporación de agua a la temperatura de ebullición o cerca de ella. En ocasiones el resultado obtenido puede no ser una medición verdadera del contenido de agua de la muestra. Por ejemplo, Los aceites volátiles pueden perderse a temperatura de secado como 100° C. Los alimentos con alto contenido en azúcares deben tratarse a bajas temperaturas (70°C) y al vacío. Liofinización.

EQUIPOS: Estufas desecadoras con altas temperaturas. Lámparas secadoras de radiacción infrarroja Hornos de microondas

… Agua y materia seca

DestilaciónSe destila el producto alimenticio con un disolvente inmiscible que tiene un elevado punto de ebullición y una densidad menor que la del agua, por ejemplo, tolueno, heptano y xileno. El agua que se destila cae debajo del disolvente condensado en un recipiente graduado, en el cual se puede medir el volumen de la fase acuosa.

QuímicosEl método de Karl Fischer, se basa en la reacción no estequiométrica del agua con el yodo y el bióxido de azufre en solución de piridina-metanol, el punto final de la titulación se puede detectar en forma visual, pero la mayoría de los laboratoristas usan instrumentos electrométricos comercialmente disponibles.

Otro método es el de la hidrólisis del acetato de etilo por el hidróxido de sodio formado por el agua a partir de un exceso de etóxido de sodio. El etóxido de sodio que no se consume se determina por titulación electrométrica.

… Agua y materia seca

Instrumentales

Estos métodos se basan en principios físicos o fisicoquímicos.La mayoría de ellos se utilizan en el control de calidad que requiere la línea de producción de alimentos elaborados.

Se utilizaron instrumentos basados en:

a resistencia eléctrica,

la frecuencia

las propiedades dieléctricas,

la RMN y

la reflactancia al infrarrojo cercano, entre otras.

… Agua y materia seca

2. PROTEÍNA CRUDA O TOTAL

El elemento característico de las proteínas es el nitrógeno, los métodos de cuantificación se basan en la determinación del contenido de éste en la muestra.

El químico danés, J.G. Kjeldahl, desarrolló un método en 1883 para determinar la cantidad de nitrógeno en un compuesto.

Cuando la muestra contiene nitrógeno de otras fuentes como urea,aminas y amidas, el método Kjeldahl sobreestimará el contenido deproteína.

En promedio en proteínas, el contenido de nitrógeno es 16%.

El porcentaje de proteína en un alimento es calculado como el porcentaje de nitrógeno multiplicado por 6.25 (100/16 = 6.25).

MÉTODO KJELDAHLA través de los años, el procedimiento básico de Kjeldahl mantiene su posición como la técnica más fidedigna para la determinación de nitrógeno orgánico. En consecuencia, es incluido entre los métodos oficiales estatuidos y es aprobado por las organizaciones internacionales.

Los resultados obtenidos mediante el método de Kjeldahl se usan para calibrar los métodos físicos y los automáticos.

Se han empleado muchos catalizadores. Mercurio, Óxido de mercurio y Selenio; efectivos, con riesgos tóxicos y problemas para desecharlos.

Mezcla de sulfato de cobre II y bióxido de titanio; no tan efectiva

Sulfato de sodio y de potasio; elevan la temperatura de digestión

Peróxido de Hidrógeno; acelera la digestión y disminuye la formación de espuma.

… PROTEÍNA CRUDA O TOTAL

Tradicionalmente, el amoníaco liberado del líquido de digestión hecho alcalino se destila a una cantidad de ácido diluido normal, que finalmente es titulado con álcali normal para dar el contenido en nitrógeno orgánico en la muestra. Ahora es muy popular destilarlo a una solución de ácido bórico al 4 % y titular directamente al amoníaco con ácido sulfúrico normal.

Análisis del método:Se determina el nitrógeno total, en forma de amonio de los alimentos sin diferenciar si proviene de aminoácidos o de otra fuente.

1.- Digestión: Se destruye la materia orgánica por medio de ácidosulfúrico actuando éste como oxidante en presencia de catalizadores metálicos (óxido de mercurio, selenio, sulfato de cobre), sulfato de potasio o de sodio que elevan la temperatura (por c/10°C la velocidad de la reacción se duplica).

… PROTEÍNA CRUDA O TOTAL

La materia carbonosa (grasa, fibra, carbohidratos) se transforma en CO2 y se libera.Los minerales se sulfatanEl nitrógeno se convierte en (NH4)2SO4Parte oxigenada de la proteína también se libera

Los gases de ácido sulfúrico que se forman a una temperatura superior de 300°C se disocian en forma de

H2SO4  ==>  SO3  +  H2O

el SO3 se descompone en SO2 y oxígeno;

2SO3     ==>   2 SO2 +  O2

el oxigeno oxida el carbono y el hidrógeno la materia orgánica para convertirlos en CO2 y H2O.

C + O2 CO22H2 + O2   ==>  2 H2O

Con la oxidación, el nitrógeno proteico se convierte en NH3 formando Sulfato de Amonio

NH2CH2COOH + 3H2SO4 ==> NH3 + 2CO2 + 4H2O + 3SO2 2NH3 + H2SO4     ==>   (NH4)2SO4

… PROTEÍNA CRUDA O TOTAL

2.- Destilación

Se realiza con NaOH. El sulfato de amonio al reaccionar con el exceso de sosa se destila como amoniaco, el mismo que es arrastrado con vapor en forma de NH4OH.

(NH4)2 SO4  +  2NaOH   ==>     Na2 SO4  + 2 NH3  + 2H2O

… PROTEÍNA CRUDA O TOTAL

Cálculo:

% Proteína cruda = % N X 6.25

Gasto (ml) H2SO4 X Normalidad H2SO4 X meq nitrógeno

Gramos de muestra

% N = ---------------------------------------------------------------- X 100

En casos especiales, se utiliza otro tipo de factores como:Leche y derivados 6.38:Grano de trigo 5.70

Se considera grasa al extracto etéreo que se obtiene cuando la muestra es sometida a extracción con éter etílico. El término extracto etéreo se refiere al conjunto de las sustancias extraídas que incluyen, además de los ésteres de los ácidos grasos con el glicerol, a los fosfolípidos, las lecitinas, los esteroles, las ceras, los ácidos grasos libres, los carotenos, las clorofilas.

Los aceites y grasas presentes en la muestra seca, se extraen para cuantificarse con un disolvente orgánico (éter de petróleo o etílico), la prueba se realiza del material seco y reducido a polvo, en un aparato de extracción continua.

Tipo Bolton o Bailey-WalkerTipo SoxhletEquipo Foss-LetGose-GottliebeBadcockGerber

3.- Extracto etéreo o grasa cruda.

4.- Fibra cruda.

Tradicionalmente los carbohidratos estructurales se han estimado como la fibra bruta del alimento.

La fibra bruta se determina como el residuo que queda tras la doble hidrólisis ácida (con ácido sulfúrico) y alcalina (con hidróxido potásico) del alimento.

El contenido en fibra bruta de los concentrados energéticos y proteicos es inferior al 10%, mientras que los forrajes contienen un 25-60% de fibra bruta. No obstante, un inconveniente de la doble hidrólisis es que solubiliza parte de la hemicelulosa y de la lignina de la pared celular (esto es, el contenido en fibra bruta es menor que el contenido real en carbohidratos estructurales), y por lo tanto, la fibra bruta no es un buen estimador de los componentes de la pared celular.

5.- Contenido mineral o cenizas.

Las cenizas se determinan como el residuo que queda al quemar en un horno ó mufla los componentes orgánicos a 550 ºC durante 5 h. En ocasiones es interesante determinar las cenizas insolubles en ácido clorhídrico, que pretenden representar el contenido del alimento en minerales indigestibles para el animal

6.- Extracto libre de nitrógeno

Se estima por diferencia restando de 100 los porcentajes de humedad, proteína cruda, grasa cruda, fibra cruda y cenizas. Esta constituído por almidones, azúcares solubles, pectinas, ácidos orgánicos.

MATERIA SECA (M.S.) = 100 - HD

En base húmeda:

ELN= 100 -% (humedad + cenizas + proteína total + extracto etéreo + fibra cruda)

En base seca:

ELN= 100 – % (cenizas + proteína total + extracto etéreo + fibra cruda)

Análisis de Van Soest.

Debido a que en el análisis proximal el ELN no es el resultado de ningún análisis, sino que su valor se refiere a "lo que quedó" y que la fibra bruta también un término descriptivo de poco valor, y que se ha demostrado que en la alimentación animal la digestibilidad de la fibra es “”mayor” al del ELN en un mismo alimento;.

Van Soest y sus asociados idearon un método rápido para dividir los carbohidratos de los alimentos en fracciones relacionadas con su disponibilidad nutricional.

Por medio de este método los , alimentos se fraccionan en los siguientes componentes:

1. Muy disponibles 2. De disponibilidad incompleta, y 3. Frecuentemente no disponibles.

Análisis de Van Soest.

FDN

PARED CELULAR

CONTENIDO CELULAR

FDN

Esquema Simplificado del Análisis de Van Soest

FDA

Muestra del Alimento

CC

HEMICELULOSA

SDA

Solución Detergente Neutro

Solución Detergente Acido

Relación entre el estado vegetativo a la cosecha y el contenido de fibra.

Forraje cosechado temprano

Forraje cosechado tarde

Bajo FDN = Alto Consumo

Bajo FDA = Alta Energía

Alta FDN = Bajo Consumo

Alta FDA = Baja Energía

Darío N Camps

Materia tal cual (con su humedad)

Proteína Cruda %

4,5Alfalfa floración temprana

24

MS%

Darío N Camps

Base 100% Materia Seca

18,7Alfalfa floración temprana

Proteína Cruda %MS%

24

Partición conceptual de los alimentos en fracciones químicas y nutricionales indicando las relaciones entre ellas.

FRACCIONES QUIMICAS

FRACCIONES NUTRICIONALES DE DIGESTIÓN INCOMPLETA

FRACCIONES NUTRICIONALES DE INTENSA DIGESTION

AGUA MATERIA SECAMATERIA ORGANICACENIZAS

PROTEINAS LIPIDOS CARBOHIDRATOS, Ac. ORGÁNICOS, POLIMEROS COMPLEJOS

CELULOSA

PARED CELULAR

FDN

FDA

FC

LIGNINAHEMICELAC.

ORGANICOS

ALMIDONES PECTINAS

Extracto Libre de Nitrógeno (ELN)

Soluble en Detergente Neutro (SDN)

Carb. No Fibrosos (CNF)

AZUCARES

Almidones

CNE

METODOS BIOLOGICOS

* Digestibilidad * Degradabilidad * Metabolicidad * Balance * Biodisponibilidad

EVALUACION de ALIMENTOS

DIGESTIBILIDAD

¿Cuánto del alimento ingerido es digerido o absorbido?

La composición química de un alimento puede ser sólo el contenido teórico o bruto de energía y nutrientes del mismo, más no su disponibilidad biológica

La digestibilidad mide la desaparición de los nutrientes en su paso a través del tracto gastrointestinal debido a la absorción.

Por lo tanto la digestibilidad puede ser definirla como:

El porcentaje de un alimento (materia seca y/o nutriente) ingerido que es absorbido. Se expresa como coeficientes porcentuales de digestión.

Nutriente Hombre Rata Caballo Oveja Cerdo Promedio

Materia seca 90 88 85 79 91 87

Energía 90 87 83 75 91 86Pro teína 89 79 76 76 92 82Extracto otéreo 84 76 35 90 71 71

Carbohidratos 92 90 90 87 93 92

Extracto libre N 94 92 100 89 95 94

TABLA 1. DIGESTIBILIDAD APARENTE DE UNA MISMA DIETA EN DIVERSAS ESPECIES

Coeficientes de digestión (o/o)

1. La interacción de la fisiología digestiva de la especie y composición química del alimento

…DIGESTIBILIDADFactores que influyen en su determinación

X

MS

FDN

Lig.CNE

Gramínea

2. La velocidad de pasaje del alimento a través del tracto gastrointestinal.

…DIGESTIBILIDADFactores que influyen en su determinación

La digestión puede encontrarse limitada por falta de tiempo para realizar la acción digestiva completa en sustancias que son de lenta digestión, o bien por falta de absorción completa. El efecto aumenta por el rápido tránsito de los ali mentos a través del tracto

De otra parte el alimento puede transitar muy lentamente por los intestinos por lo que se ve sujeto a fermentación excesiva que implica desperdicio de nutrientes.

3. Naturaleza física del alimento.

…DIGESTIBILIDADFactores que influyen en su determinación

Moler los granos por lo general no aumenta la digestibilidad en aquellos animales o individuos que mastican por completo su alimento, pero las semillas que escapan a la masticación pueden permanecer sin digerirse a su paso a través del tracto.

DIGESTIBILIDAD

“In vivo”“In situ”“In vitro”

EVALUACION de ALIMENTOS

Evaluación Biológica

“In vivo”

Métodos:

1. Colecta total2. Alimentación precisa3. Colecta parcial4. Indirecto por ecuaciones de pedicción

Método: Colecta total COLECTA DE EXCRETAS

• Pollos o Gallos

Descrito por Sibbald e Slinger (1963) (principios de Hill y Anderson, 1958 y Potter y Matterson, 1960)

· Determina digestibilidad aparente de los

nutrientes y EMA

·Método: cuantificar el consumo total y

producción de excretas en cierto periodo de

tiempo

· Pollos a partir de 10 días y gallos

Colecta Total de Excretas (Método Tradicional)

Análisis Laboratoriales

Colecta Total de Excretas (Método Tradicional)

Trabajo de Campo(10 a 12 días)

Control de Consumo

(5 a 7 días)Determinar el Consumo

Total

Colecta de Excretas

(4 a 5 días)

Pesar las Excretas

Criterios para inicio y final de las colectas:

Iniciar y terminar las colectas en los mismos horarios

1% de óxido férrico en las raciones (marcador), en el primer y ultimo día de colecta

Precisión de los resultados depende: Correcta cuantificación del consumo y excretas producidas

Uso de marcador – definir inicio y final de colecta

Excretas no marcadas en el 1o y marcadas en el ultimo día de colecta son descartadas

Colecta Total de Excretas (Método Tradicional)

Colecta Total de Excretas (Método Tradicional)

Como determinar los valores energéticos de un alimento:

Dos raciones: Dieta Referencia

Dieta Test

Dieta Test = Dieta Referencia + ingrediente Test

Energía Metabolizable para aves

EMA (kcal/kg MS) = EB ingerida (kcal) – EB excretada(kcal)

MS ingerida

EMAn (kcal/kg MS) = EB ingerida (kcal) – EB excretada(kcal) 8,22*BN

MS ingerida

Colecta Total de Excretas (Método Tradicional)

Calculo EMA alimento = fórmulas propuestas por Matterson et al. (1965)

EMAnalimento= EMAnref + EMAtest- EMAref

% de sustitución

EMAn (kcal/kg MS) = EB ingerida (kcal) – EB excretada(kcal) 8,22*BN

MS consumida

Problemas:Método trabajoso

Contaminación y fermentación de las excretas

Colecta Total de Excretas (Método Tradicional)

Método: Alimentación Precisa:

· Propuesto por Sibbald (1976), modificado por Sibbald (1979) y Sibbald & Wolynetz (1984);

Determina la EMV de los alimentos con la corrección de las pérdidas endógenas y metabólicas;

Método de Alimentación Precisa:

Colecta de Excretas 48h

Análisis Laboratoriales

Limpieza al rededor de la cloaca

Método de Alimentación Precisa:

Método de Alimentación Precisa:

Argollas para fijar las bolsas de plástico

Alimentación forzada

Método de Alimentación Precisa:

Bolsas de plástico para colecta

Método de Alimentación Precisa:

Método de Alimentación Precisa:

Ventajas:

• Son mas rápidos que los otros ensayos

• Requiere pequeña cantidad de material test

•Proporciona valores de EMV que no

dependen del consumo de alimento

DEGRADABILIDAD

* IN SITU = “In vitro” – “In Vivo” * EFECTIVA Tablas de Degradabilidad Ruminal Proteica

EVALUACION de ALIMENTOS

Monosacáridos Materia Orgánica

Degradable en Rumen

(MODR)

AGV

CRECIMIENTO

MICROBIANOATP

Calor

GasesNH3

 El método de las bolsas de nylon.

El método de las bolsas de nylon (ó de Mehrez-Orskov) utiliza animales con una fistula ruminal por la que se introducen bolsas de nylon con el alimento. Las bolsas permanecen en el rumen 2-3 días, y los nutrientes degradados escapan por los poros de la bolsa. Finalmente se sacan las bolsas y se calcula la degradabilidad ruminal por diferencia entre la cantidad introducida y el residuo que queda en la bolsa.

DEGRADABILIDAD IN-SITU

¿Cuánto se digiere en el rumen en relación al tiempo?

La degradabilidad de cada nutriente es función de la solubilidad de ese nutriente (fracción A), de la velocidad c de degradación de la fración insoluble (fracción B), y del tiempo de permanencia del nutriente en el rumen (que es inversamente proporcional a la velocidad k de tránsito ruminal); la degradabilidad real ó efectiva (De) de cada nutriente se calcula como:

De = A + B x c/(c + k).

Degradabilidad tras t horas de incubación = A + B (1 - e-ct)

Donde:A = Es el porcentaje de nutriente solubleA+B = Es el porcentaje de nutriente degradado en 72 horast = Es el tiempo de permanencia en el rumenc = es la velocidad de degradación

DEGRADABILIDAD EFECTIVA ¿Cuánto se digiere en rumen en

relación al tiempo TENIENDO EN CUENTA LA TASA DE PASAJE DEL ALIMENTO (kp)

Cálculo de la degradabilidad efectiva:

De = A + B x c/(c + k)

K = Es la velocidad de tránsito ruminal, y oscila entre el 3-6% a la hora

Ejemplo:

Determinar la cantidad de proteína degradable y la cantidad de proteína by-pass de una muestra de heno de alfalfa:-El heno de alfalfa se analiza y se determina que contiene un 15% de PB

-Se determina que el 30% de la PB del heno es soluble en agua

-Se realiza una prueba con bolsas de nylon y se determina que la degradabilidad máxima (a las 72 h de incubación ruminal) de la PB del heno es del 80%

- La degradabilidad ruminal se ajusta a una curva de degradación, y se obtiene la curva: D = 30 + 50 (1 - e-0.06 t)

- La curva indica que la velocidad de degradación de la fracción insoluble es el 6% a la horas

Asumiendo una velocidad de tránsito ruminal del 5% a la hora, se determina que la degradabilidad efectiva es:

De = 30 + 50 x 0.06/(0.06 + 0.05) = 60% de la PB del heno.

Por lo tanto, el heno de alfalfa contiene:

150 g/kg MS x 60% = 90 g de proteína degradable por kg MS, y,

150 - 90 = 60 g de proteína by-pass por kg MS

8.- Los factores que determinan la degradabilidad y digestibilidad de los nutrientes.

La degradabilidad y digestibilidad de cada materia prima incluida en la ración de los rumiantes depende no sólo de su composición química, sino también de la composición de los demás ingredientes de la ración, debido al efecto asociativo entre ingredientes.

Por otra parte, la digestibilidad de los alimentos de buena calidad es similar en vacas, ovejas y cabras; sin embargo, la capacidad de las cabras para digerir la fibra de forrajes de mala calidad es algo superior a la de ovejas y vacas.

Finalmente, los cambios bruscos de ración suelen tener efectos nefastos en los rumiantes debido a la falta de adaptación de la flora ruminal, y se suelen manifestar en forma de diarreas intensas, acidosis ruminal, meteorismo e incluso enterotoxemias que pueden provocar la muerte de los animales.