Post on 03-Feb-2016
Análisis de Alimentos
Implicaciones en Nutrición Animal
Jorge Ml. Sánchez
Centro de Inv. en Nutrición Animal
Escuela de Zootecnia
Universidad de Costa Rica
Clase 4
Análisis Proximal o de Weende
•Desarrollado por Stohmann y Henneberg
•Estación Experimental Agrícola de Weende, Alemania
•1860
•Análisis muy general (crudo: fibra cruda, prot. cruda)
• Los resultados se usan especialmente con fines
regulatorios
Análisis Proximal(Forrajes) (Forraje Semiseco)
Alimento
H2O
60°C
48 hrs
H2O 135°C (3 horas)
MS
P C4
hrs
Extracción con
eter etílico
E E
Residuo libre de grasa
KJELDHAL
Hierve con ácido diluido
Hierve con base diluidaE L N
F C + CENIZA
CENIZA
(Minerales)
550°C (8 hrs)Van Soest
Celulosa
Hemicelulosa
Lignina
Sílica
Alimento + H2SO4
(NH4)2 SO4 + NaOH
NH3
Titulación con H2SO4
N x 6.25 = PC
Las vacas tienen la mejor definición de fibra efectiva
Fibra y granos
desmenuzados
Heces firmes
Vacas echadas: 50 a 70% deben estar rumiando
Materia Seca (MS)
Fracción que aporta nutrimentos
•Importancia
•Valor del material (transporte)
•Conservación (actividad del agua)
•Puede afectar el consumo (agua atrapada)
•Control de calidad
Análisis: eliminación del contenido de agua
Determinación del contenido de
humedad (agua) en un ensilaje
Método % MS
Estufa a 135°C 44,1
Estufa con vacío a 70°C 46,8
Liofilización 47,2
Destilación con tolueno 47,7
La Humedad y la Conservación de
las Materias Primas
Granos y subproductos de origen vegetal
12 a 14% de humedad
16% da problemas
Oleaginosas
12%. Con poca grasa
6%. Con mucha grasa
Subproductos de origen animal
10% de humedad.
Análisis Proximal(Forrajes) (Forraje Semiseco)
Alimento
H2O
60°C
48 hrs
H2O 105°C (24 horas)
MS
P C4
hrs
Extracción con
eter etílico
E E
Residuo libre de grasa
KJELDHAL
Hierve con ácido diluido
Hierve con base diluidaE L N
F C + CENIZA
CENIZA
(Minerales)
550°C (8 hrs)Van Soest
Celulosa
Hemicelulosa
Lignina
Sílica
Alimento + H2SO4
(NH4)2 SO4 + NaOH
NH3
Titulación con H2SO4
N x 6.25 = PC
Proteína Cruda (PC)
Contenido proteico de la dieta. Se expresa como
PC : Nitrógeno X 6,25
•Valor del concepto PC?
•Regulatorio (Ley de la República N 6883)
•En nutrición animal
•Rumiantes vs. monogástricos
Aminoácidos digestibles en el ileon: pruebas in vivo
Aminoácidos: analizador de AA
Análisis Proximal(Forrajes) (Forraje Semiseco)
Alimento
H2O
60°C
48 hrs
H2O 105°C (24 horas)
MS
P C4
hrs
Extracción con
eter etílico
E E
Residuo libre de grasa
KJELDHAL
Hierve con ácido diluido
Hierve con base diluidaE L N
F C + CENIZA
CENIZA
(Minerales)
550°C (8 hrs)Van Soest
Celulosa
Hemicelulosa
Lignina
Sílica
Alimento + H2SO4
(NH4)2 SO4 + NaOH
NH3
Titulación con H2SO4
N x 6.25 = PC
Extracto etéreo
Sinónimo de energía concentrada
Sustancias disueltas en éter de petróleo (Goldfish)
Constituido especialmente por grasas neutras, ácidos
grasos, pigmentos, ceras, vitaminas liposolubles
No dan energía:
• pigmentos, ceras y vitaminas
Se hacen análisis de A. G. grasos por cromatografía
de gases.
Ácidos grasos y grasas neutras son 2,25 X (veces)
más energéticos que los carbohidratos y energía
Extracto etéreo
En leguminosas
El EE o sea los aceites son ácidos grasos, por lo
que aportan mucha energía (aceite vegetal, semillas
de oleaginosas integrales)
En forrajes
El 50% del EE es el que da energía
(EE - 1). Por lo general los forrajes tienen de
3 a 1% de EE.
Análisis Proximal(Forrajes) (Forraje Semiseco)
Alimento
H2O
60°C
48 hrs
H2O 105°C (24 horas)
MS
P C4
hrs
Extracción con
eter etílico
E E
Residuo libre de grasa
KJELDHAL
Hierve con ácido diluido
Hierve con base diluidaE L N
F C + CENIZA
CENIZA
(Minerales)
550°C (8 hrs)Van Soest
Celulosa
Hemicelulosa
Lignina
Sílica
Alimento + H2SO4
(NH4)2 SO4 + NaOH
NH3
Titulación con H2SO4
N x 6.25 = PC
Contenido
celular;
azúcares;
proteínas
Celulosa
(20-40%)
Hemicelulosa
(10-40%)Lignina (5-10%)
Proteína
Pectina
(1-10%)
LumenPared secundariaPared primariaLaminilla media
Representación esquemática de la estructura celular del forraje, que muestra
sus capas componentes. Las cantidades relativas a cada fracción de
carbohidratos de las capas respectivas están representadas por las áreas
sombreadas; por ej., el mayor contenido de hemicelulosa es en la pared
secundaria; pectina en la laminilla media. Las cifras entre paréntesis son las
cantidades que con frecuencia se encuentran en la materia seca del forraje
Análisis Proximal(Forrajes) (Forraje Semiseco)
Alimento
H2O
60°C
48 hrs
H2O 105°C (24 horas)
MS
P C4
hrs
Extracción con
eter etílico
E E
Residuo libre de grasa
KJELDHAL
Hierve con ácido diluido
Hierve con base diluidaE L N
F C + CENIZA
CENIZA
(Minerales)
550°C (8 hrs)Van Soest
Celulosa
Hemicelulosa
Lignina
Sílica
Alimento + H2SO4
(NH4)2 SO4 + NaOH
NH3
Titulación con H2SO4
N x 6.25 = PC
Fibra cruda
Sinónimo de pared celular
Término complejo y de composición variable
Celulosa
Hemicelulosa (parcial)
Lignina (parcial)
Sílica
• Incluye el contenido parcial de hemicelulosa y lignina
• Tiene valor para describir a las materias primas no
fibrosas (granos). Valor regulatorio
• No tiene valor para describir los materiales fibrosos
Extracto libre de Nitrógeno
Sinónimo de energía fácilmente disponible
Se calcula por diferencia
Constituido especialmente por carbohidratos fácilmente
digestibles: azúcares y almidones
Contaminado con:
• lignina y hemicelulosa
No tiene valor para describir el valor nutricional de los
forrajes en general. Aún menos, para los tropicales.
Usar métodos alternativos (Van Soest): CNF o CNE
1. Mantenimiento1. Respiración (Fe, Cu, Co)2. Actividad neuromuscular (Ca, Mg, K, Na, Cu)3. Cardiovascular (Ca, Fe)4. Endocrina (I, Se, Mn)5. Balance de líquidos orgánicos (K, Na, Cl)6. Regulación ácido-base (P, K, Na, Cl, S)7. Digestión (Cl, Zn)8. Enzimas (Mg, Zn, Cu)9. Inmunidad (Se, Cu, Mn, Zn, Fe)10. Metabolismo Intermedio (P, Ca, K, Mg, S, Fe, Zn, Mn, Mo)
Funciones de los Minerales
Cont….. Funciones
1. Crecimiento1. Formación ósea (Ca, P, Mg, F, Mn, Zn, Si)
2. Síntesis proteica (Ca, P, S, Zn)
2. Reproducción1. Sistema endocrino (Mn, I)
2. ADN y ARN (P, Zn)
3. Lactancia1. Metabolismo intermedio (todos)
2. Hormonal (Ca, Mg)
3. Constitución de la leche (K, Ca, P, Mg, Cl, Na, S, Mn, Cu, Zn, Fe, Se)
Ceniza
Sinónimo de materia inorgánica
No aporta energía
No especifica minerales específicos. No
incluye los minerales volátiles
• entre mayor sea su contenido, el aporte
de energía es menor
•Análisis de minerales específicos:
absorción atómica
Contenido
celular;
azúcares;
proteínas
Celulosa
(20-40%)
Hemicelulosa
(10-40%)Lignina (5-10%)
Proteína
Pectina
(1-10%)
LumenPared secundariaPared primariaLaminilla media
Representación esquemática de la estructura celular del forraje, que muestra
sus capas componentes. Las cantidades relativas a cada fracción de
carbohidratos de las capas respectivas están representadas por las áreas
sombreadas; por ej., el mayor contenido de hemicelulosa es en la pared
secundaria; pectina en la laminilla media. Las cifras entre paréntesis son las
cantidades que con frecuencia se encuentran en la materia seca del forraje
Análisis de Van Soest
Muestra de Forraje
Contenido celular
(Dig.>98%)
FND
(Pared celular)
Hemicelulosa
Proteína de la
Pared Celular
Digestión con
solución Acido
Detergente
Digestión con solución
Neutro Detergente
FAD
(Lignocelulosa)
Celulosa Lignina
Minerales
Digestión
con H2SO4
al 72%
Minerales Lignina
HBr
Silica
550°C
Efecto del contenido de Lignina en la FAD sobre la
digestibilidad de la Pared Celular (Miller, 1979)
Lignina (% en la FAD) Digestibilidad(a) verdadera de la FND %
6 85
10 68
14 57
18 48
25 37
40 21
50 13(a) Si los valores de sílica son superiores a 2% por cada unidad porcentualde incremento de sílica, la digestibilidad de la pared celular declina en 3unidades porcentuales
Pared Secundaria
Pared Primaria
Lumen
celular
Crecimiento de la plantaCrecimiento primario: elongación de la célula
Retoño de la plantaJung and Allen 1995
Dirección del
engrosamiento
de la Pared
Pared Secundaria
Pared Primaria
Gradiente de la
concentración
de Lignina
Alto
Bajo
Lumen
celular
Crecimiento de la plantaPasto digestible y con propiedades de fibra efectiva
Jung and Allen 1995 Inicia el crecimiento secundario
Dirección del
engrosamiento
de la Pared
Pared Secundaria
Pared Primaria
Gradiente de la
concentración
de Lignina
Alto
Bajo
Lumen
celular
Crecimiento de la plantaPasto menos digestible, con mayor capacidad de llenado
Jung and Allen 1995Planta sazona: crec. secundario
18
Celulosa
Lignina
3020
Hemicelulosa
2811
9
Minerales
CN Fibrosos
Proteína
Contenido
celular
Pared
celular
Contenido
celular
Estado de madurez
26
4
19
21
Lípidos11
3
70
60
Pared
celular40
30
2
Rango de buena calidad para el pasto kikuyo
0 a 5 días5 hojas
2,5
Producción de materia seca
En el trópico4,5 a 5 hojas27 a 60 días
Fulkerson 2005
Evolución de la composición de la pastura de kikuyo
Morfología del kikuyoAndrade 2006
% PC ENL
Mcal/kg
hojas 22 1,60
tallo 11 1,25
Material
senescente
5 0,95
Por qué el kikuyo debe manejarse adecuadamente?
En la finca(2700 a 3200 msnm)
Utilización del pasto rye grass pastoreado utilizando
conceptos fenológicos
Villalobos 2006% de utilización: 45%
N finca Ciclo de
pastoreo
(días)
N de
hojas
Disponib.
Kg MS/ ha/
pastoreo
Consumido
Kg MS/ ha
Aprov.
(%)
1 45 2,8 3787 1699 45,2
2 35 2,9 4510 2229 48,4
3 35 2,8 4187 1710 43,2
4 32 2,8 3839 1610 41,3
En la finca(2700 a 3200 msnm)
Utilización del pasto rye grass pastoreado utilizando
conceptos fenológicos
Villalobos 2006% de utilización: 45%
N finca Ciclo de
pastoreo
(días)
N de
hojas
Disponib.
Kg MS/ ha/
pastoreo
Consumido
Kg MS/ ha
Aprov.
(%)
1 45 2,8 3787 1699 45,2
2 35 2,9 4510 2229 48,4
3 35 2,8 4187 1710 43,2
4 32 2,8 3839 1610 41,3
En la finca (1300 a 2600 msnm)
Pasto en oferta y valor nutricional del
kikuyo pastoreado en su estado vegetativo
deseable Nº finca Ciclo de
pastoreo
(días)
Nº hojas Disponib.
Kg MS/
ha/pastoreo
Prot. cru.
(%)
ENL
Mcal/kg
MS
1 35 5,0 5860 18,5 1,30
2 37 5,2 8220 19,0 1,27
3 31 4,9 5700 18,7 1,25
4 33 5,2 9960 18,6 1,25
Peters 2008% de utilización: 20%
Energía
Ecuaciones simples
Bermuda:
TND (%) : 95,679 – (1,224 X FAD%)
Ensilaje de maíz
ENL (Mcal/ kg): 1,044 – (0,0124 X FAD%)
Energía
• Energía bruta
• Energía digestible
• Energía metabolizable
• Energía neta (mantenimiento –
lactancia, ganancia)
Energía
EB
4000 kcal
E. Digestible
(E.D.)
TND
Cerdos, conejos
3200 kcal
E. fecal
E. Metabolizable
EM (EMN, EMVN)
Aves, cerdos
2900 kcal
E. Urinaria
Prod. Gases
Digestión
E. Neta
ENm
ENg
2300 Mcal
calórico
EN producción
G. Leche
G. Carne
EN manteni-
miento
Metabolismo Energético
• Ejemplo de ecuación de OSU (modelo mecanístico)
TND =
• CP x e -0.012xADIN +
• .98 x (100-FDNpc-EE-PC-Ceniza) +
• .94 x (EE x 2.7) +
• .75 x (FDNpc-L)x(1-[(L/FDNpc).667]-7
Análisis de energía en forrajes
TND y ENL
Digestibilidad ‘in vivo’
Animales de laboratorio: ratas
Monogástricos: Aves, cerdos
Rumiantes: Ovejas; novillos
Fases de un ensayo de digestibilidad
• Adaptación de los animales a la dieta y al ambiente.
Duración mínima: paso del alimento a lo largo del tracto
gastrointesninal
• Recolección de información. Duración mínima: paso del
alimento a lo largo del TGI
– Medición del alimento consumido y toma de muestras
– Medición de heces y toma de muestras
– Medición de orina y toma de muestras (Balance de N)
• Análisis de laboratorio
• Cálculos e interpretación
Cálculo de la digestibilidad
de un nutrimento
Dig. de la MS (%):
( Kg alimento cons.) – (kg heces excretadas)
(kg alimento consumido)
Cálculo de la digestibilidad
aparente de un nutrimento
Dig. de nut. (%):
(% nut. x alimento cons.) – (% nut. x heces)
(% nut. x alimento cons.)
Cálculo de la digestibilidad
aparente de un nutrimento
Digestibilidad de un nutriente (%):
(% nut. x alimento cons.) – (% nut. x heces)
(% nut. x alimento cons.)
Nutrimentos a analizar
Digestibilidad de:
Materia seca
Materia orgánica
Proteína cruda
Fibra (FC, FDN, FDA)
Carbohidratos no fibrosos (ELN)
Extracto etéreo
Celulosa
Hemicelulosa
Digestibilidad “in vitro” de la materia seca (DIVMS)
1. Muestra de 0,5 g en erlenmeyer de 125 ml
2. Agregue 40 ml del medio de cultivo por erlenmeyer
3. Agregue 2 ml de solución reductora
4. Coloque en incubadora a 38-39ºC
5. Colecte el licor ruminal e inocule cada muestra con 10 ml
6. Incube durante 48 horas. Agite
Modificación de Van Soest
Cont…Digestibilidad “in vitro” de la materia seca (DIVMS)
1. Análisis de FDN residual
2. Cálculos: (100 – FDN residual).
Digestibilidad “in situ” o “in sacco”
1. Bolsas de dacrón, nylon o poliéster se colocan en el rumen
2. Tamaño del poro: 50
3. Peso de la muestra: 1 g (conc.) ó 5 g (forraje)
5. Lavado y secado de la muestra
6. Cálculos
4. Período de incubación: 0-72 horas