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I N S T I T U T O P O L I T É C N I C O N A C I O N A L
E S C U E L A N A C I O N A L D E C I E N C I A S B I O L Ó G I C A S
D E P A R T A M E N T O D E I N G E N I E R Í A B I O Q U Í M I C A A C A D E M I A D E A L I M E N T O S
E V A L U A C I Ó N Y N O R M A L I Z A C I Ó N D E A L I M E N T O S
“E V A L U A C I Ó N B I O L Ó G I C A D E L A S P R O T E Í N A S”
MÉXICO D.F. MARZO, 2014
IV. EVALUACIÓN BIOLÓGICA DE LAS
PROTEÍNAS
IV.1 INTRODUCCIÓN
IV.2 CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS
- Métodos Químicos
- Métodos Biológicos
IV.3 MÉTODOS PARA EVALUAR LA CALIDAD
DE LAS PROTEÍNAS
- Aminograma
- Computo Químico
- Índice de aminoácidos esenciales (IAAE)
- Cómputo químico corregido por
digestibilidad proteica (PDCAAS)
- Digestibilidad in vivo e in vitro
- Relación de Eficiencia Proteica (PER)
- Relación Neta de Proteína (RNP)
- Índice de crecimiento de nitrógeno (NGI)
- Utilización Neta Proteica (NPU)
- Valor Biológico (VB)
- Digestibilidad (D)
- Balance de nitrógeno (BN)
OBJETIVO
Brindar los fundamentos que involucran la evaluación de la calidad
proteínica de los alimentos y su utilización de estas macromoléculas por
el organismo, mediante el empleo de métodos de análisis Químicos y
Biológicos.
IV.1
INTRODUCCIÓN
E V A L U A C I Ó N Y N O R M A L I Z A C I Ó N D E A L I M E N T O S
Elaborado por Miguel Angel Hernández Marín
PROTEÍNAS
Las proteína pueden ser cadenas polipeptídicas muy largas de 100 a varios
miles de residuos de aminoácidos.
Son las moléculas orgánicas más abundantes en las células.
Fundamentales en aspectos de Estructura y Función celular
Funciones biológicas: Catálisis de reacciones bioquímicas, almacenamiento
de aminoácidos como elementos nutritivos.
Se encuentran en los alimentos de origen animal y vegetal.
FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS
Estructural: Glucoproteínas (membranas celulares)
Enzimática: Tripsina
Hormonal: Insulina
Defensiva: Inmunoglobulinas
Transporte: Hemoglobina.
Reserva: Ovoalbúmina, gliadina.
Intervienen en procesos de coagulación: fibrinógeno
ENERGÉTICA: 1g de proteína = 4 kcal
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
La proteína es un producto
de la traducción ribosómica
de una secuencia de ARNm,
que ha sufrido diversos
procesos, siguiendo las
reglas establecidas en el
código genético universal.
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
Poseen propiedades nutricionales, y de sus componentes se obtienen
moléculas nitrogenadas que permiten conservar la estructura y el
crecimiento de quien las consume.
Pueden ser ingredientes de productos alimenticios
Por sus propiedades funcionales, ayudan a establecer la estructura y
propiedades finales del alimento.
IMPORTANCIA DE LAS PROTEINAS EN
SISTEMAS ALIMENTICIOS
Hace dos décadas la desnutrición proteínico-calórica (PEM, por sus siglas
en inglés) era el principal problema nutricional en países en desarrollo.
Es fundamental contar con fuentes de proteínas baratas y accesibles.
Los problemas relacionados con la nutrición son ahora diferentes y están
vinculados con enfermedades degenerativas, cáncer y obesidad.
Existe una mayor conciencia de la importancia de mantener la salud y en la
prevención de enfermedades.
IMPORTANCIA NUTRICIONAL Y
SOCIOECONÓMICA DE LAS PROTEÍNAS
Papel de la nutrición en la respuesta inmune, en procesos inflamatorios, en
el desempeño cognitivo y desarrollo neuronal, entre otros fenómenos
biológicos.
Las proteínas juegan un papel fundamental, siempre y cuando se consuman
en los niveles apropiados y se combinen de manera adecuada con otros
elementos de la dieta.
Actualmente el reto no es sólo la disponibilidad de proteínas, sino la calidad
requerida.
IMPORTANCIA NUTRICIONAL Y
SOCIOECONÓMICA DE LAS PROTEÍNAS
IMPORTANCIA DEL PAPEL DE LAS PROTEÍNAS
El papel de las proteínas es preponderante. Estos tres ejemplos de
mercados requieren un profundo conocimiento de la química de las
proteínas, de tal manera que se optimicen los procesos de extracción,
modificación, procesamiento y almacenamiento con base en un profundo
conocimiento de las posibles rutas de modificación de las mismas, tanto
positiva como negativa, para obtener mayores beneficios (Biotecnología).
Mercado de las Proteínas
Proteínas funcionales
Hormonas proteicas
Enzimas
PAPEL DE LAS PROTEÍNAS
Los efectos negativos más importantes se presentan por su papel como
alergenos y como toxinas, pero no debe descartarse la interacción negativa
con otros nutrientes o la formación de subproductos tóxicos.
Las Fitohemoaglutininas se caracterizan por su propiedad de aglutinar los eritrocitos
de la sangre humana. Estas proteínas tienen especificidad por carbohidratos
complejos, como los que forman parte de la estructura de las membranas celulares.
Especificidad de ciertas hemaglutininas hacia determinados eritrocitos
PROTEÍNAS ALIMENTARIAS
Las proteínas alimentarias son aquellas
que son:
Fácilmente digeribles
No tóxicas
Nutricionalmente adecuadas
Útiles en los alimentos y disponibles en
abundancia
En la nutrición de los niños, se considera
que la carne, la leche y el huevo son
indispensables en su dieta.
VALOR NUTRITIVO DE UNA PROTEÍNA
Se define como la capacidad de ésta o
de una mezcla de ellas para cubrir los
requerimientos de un individuo.
Depende de:
Composición, biodisponibilidad y
proporción de los aminoácidos
esenciales.
Digestibilidad de la proteína.
Condiciones fisiológicas, nutricionales
y de salud del animal o humano.
FUENTES DE PROTEÍNA EN LA DIETA
FUENTE PAÍSES EN
DESARROLLO %
PAÍSES
DESARROLLADOS %
CEREALES 58.8 29.1
CARNE 8.6 26.4
LEGUMINOSAS 7.4 1.7
LECHE Y DERIVADOS 5.6 16.7
PESCADO 4.1 7.3
OLEAGINOSAS 3.8 1.9
VEGETALES 3.5 3.5
HUEVOS 1.6 4.3
FRUTAS 1.0 1.1
Fuente: adaptado de Friedman, M. 1996. J. Agric. Food Chem. 44(6):6-29
Proteínas completas o de
alto valor biológico
Contienen aminoácidos
indispensables en cantidad y
proporción adecuadas.
Proteínas incompletas o de
bajo valor biológico
Carecen de uno o mas
aminoácidos indispensables.
CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS Y
AMINOÁCIDOS
CLASIFICACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS
AMINOÁCIDOS INDISPENSABLES
Humanos
Fenilalanina
Isoleucina
Leucina
Lisina
Metionina
Treonina
Triptofano
Valina
Arginina
Histidina
Histidina
Indispensable en niños.
Arginina
Indispensable en los humanos
bajo ciertas condiciones como:
Presencia de NH3 excesivo
Lisina excesiva
Crecimiento rápido
Embarazo
Traumatismo
Deficiencia de proteínas y mala
nutrición
AMINOÁCIDOS INDISPENSABLES
Aminoácidos
Cantidad de Aminoácidos
(mg / g de proteínas crudas)
en:
Huevo
Leche
entera
de vaca
Carne
de
Res
Quinua *
Trigo
grano
entero **
Soya
grano **
Histidina 22 27 34 31 25 28
Isoleucina 54 47 48 53 35 50
Leucina 86 95 81 63 71 86
Lisina 70 78 89 64 31 70
Metionina + Cistina 57 33 40 28 43 28
Fenilalanina + Tirosina 93 102 80 72 80 88
Treonina 47 44 46 44 31 42
Triptófano 17 14 12 9 12 14
Valina 66 64 5 48 47 52
Total incluida histidina 512 504 479 412 375 458
Total excluida histidina 490 477 445 381 350 430
PATRÓN DE REFERENCIA DE AMINOÁCIDOS
Es la combinación ideal de aminoácidos en cuanto a cantidad y relación,
para proporcionar todos los requerimientos fisiológicos.
Se tienen distintas proteínas de referencia dependiendo de la edad, ya que
las necesidades de aminoácidos indispensables son distintas.
Patrones
Huevo
Leche humana
FAO
Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos.
PATRÓN DE REFERENCIA DE AMINOÁCIDOS
1. FAO/WHO/UNU, 1985.
2. National Research Council,
1978. Based on a protein
requirement of 12 percent
plus an ideal protein (100
percent true digestibility and
100 percent biological value).
Essential Amino Acid Children1 (2-5 yrs)
Laboratory rat2 (mg/g protein)
Casein3
Arginine - 50 37
Histidine 19 25 32
Isoleucine 28 42 54
Leucine 66 62 95
Lysine 58 58 85
Methionine and cystine 25 504 35
Phenylalanine and tyrosine 63 66 111
Threonine 34 42 42
Tryptophan 11 12.5 14
Valine 35 50 63
PATRONES DE AMINOÁCIDOS
Patrones
Proteína de Huevo
Inconveniente: Su composición de aminoácidos no es constante y el
contenido de algunos aminoácidos es excesivo.
FAO
Comités de Expertos de la FAO.
Patrones: 1956, 1965, 1970, 1973, 1985, 1991.
1985: Se basó en trabajos de corta y larga duración que evaluaron la
cantidad de nitrógeno necesario para producir un balance de nitrógeno
en equilibrio.
PATRONES DE AMINOÁCIDOS
Patrones
Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos
Institute of Medicine. National Academy of Sciences, 2002.
Valores superiores a los de la FAO.
Propone un nuevo patrón de aminoácidos para niños mayores de un
año y adultos.
Referencia para calcular dosis inocua de proteínas y evaluar la calidad
de las proteínas alimenticias.
PATRONES DE AMINOÁCIDOS
FAO/WHO/UNU (1985) estimates of amino acid requirements in pre-
school and school-aged children and in adultsa
Aminoacids
Pre-schoolchildren
(2-5 years)
Schoolchildrenb
(10-12 years) Adults (18+ years)
mg/Kg/day mg/g protein mg/Kg/day mg/g protein mg/Kg/day mg/g protein
Histidine ? ? 8-10 16
Isoleucine 31 28 28 28 10 13
Leucine 73 66 44 44 14 19
Lysine 64 58 44 44 12 16
Methionine and
cystic 27 25 22 22 13 17
Phenylalanine
and tyrosine 69 63 22 22 14 19
Threonine 37 34 28 28 7 9
Tryptophan 12.5 11 3.3 9 3.5 5
Valine 38 35 25 25 10 13
Total (except for
histidine) 352 350 216 222 84 113
PATRONES DE AMINOÁCIDOS
PATRÓN DE AMINOÁCIDOS INDISPENSABLES /
INSTITUTE OF MEDICINE NATIONAL ACADEMY
OF SCIENCES
AMINOÁCIDOS INDISPENSABLES
/ PATRÓN FAO
PROTEÍNAS DE REFERENCIA
Proteínas de cereales
Deficientes en lisina
Proteínas de leguminosas
Deficientes en aminoácidos azufrados
(Met y Cys)
Proteínas animales
Tienen en general composiciones más
próximas a la considerada como ideal.
Combinación de proteínas de origen vegetal
Pueden dar lugar a otras de valor equiparable
a la carne, pescado y huevo (Soya).
Definir requerimientos nutricionales de los individuos.
Controlar y regular la calidad de las proteínas en la producción,
procesamiento y comercialización de los alimentos.
Seleccionar variedades mejoradas de cereales y leguminosas.
Conocer la calidad proteínica de nuevos alimentos.
La determinación del perfil de aminoácidos es útil para la industria
alimenticia, permitiendo una evaluación nutricional más completa de sus
productos.
APLICACIÓN DE LA EVALUACIÓN BIOLÓGICA DE
LAS PROTEÍNAS
IV.2
CLASIFICACIÓN
DE LOS MÉTODOS E V A L U A C I Ó N Y N O R M A L I Z A C I Ó N D E
A L I M E N T O S
Elaborado por Miguel Angel Hernández Marín
CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS
Se han propuesto muchos métodos
para evaluar la calidad nutricional
de las proteínas.
Estos incluyen, en general:
1) Métodos Químicos.
2) Métodos Biológicos.
MÉTODOS QUÍMICOS
Basados en la determinación de la composición de los aminoácidos a partir
del cual se calcula un número de indicadores de calidad proteínica tales
como:
Aminograma.
Índice de aminoácidos esenciales (IAAE).
Computo Químico
(Puntaje, Score químico, Calificación química o Valor químico).
Cómputo químico corregido por digestibilidad proteica
(PDCAAS, Protein digestibility corrected aminoacid score).
MÉTODOS BIOLÓGICOS
Son los únicos métodos apropiados para la estimación del valor nutritivo real
de las proteínas.
Estos métodos se basan en la respuesta de animales comunes de
laboratorio (Ratones, ratas, pollos…) y en algunos casos, del hombre mismo,
a la ingesta de proteína.
Tal respuesta puede ser un cambio en el peso corporal o un cambio en algún
componente del cuerpo (Frecuentemente el contenido de Nitrógeno).
MÉTODOS BIOLÓGICOS
Entre los métodos biológicos empleados en la evaluación de la calidad
biológica de las proteínas se encuentran:
Digestibilidad in vivo e in vitro
Relación de Eficiencia Proteica (REP, PER*)
Relación Neta de Proteína (RNP, NPR*)
Índice de crecimiento de nitrógeno (ICG, NGI*)
Valor Nutritivo Relativo (VRN, RNV*)
Valor Proteínico Relativo (VPR, RPV*)
Utilización Neta Proteica (UNP, NPU*)
Valor Biológico (VB, BV*)
Índice de Balance de nitrógeno (IBN, NBI*)
* Por sus siglas en Inglés
MÉTODOS BIOLÓGICOS
Métodos que miden cambio
en el peso corporal
Métodos que miden
retención de Nitrógeno
Relación de Eficiencia Proteica
(PER*)
Utilización Neta Proteica
(NPU*)
Relación Neta de Proteína
(NPR*)
Índice de Balance de nitrógeno
(NBI*)
Índice de crecimiento de
nitrógeno (NGI*)
Valor Biológico
(BV*)
Valor Nutritivo Relativo
(VNR)
Digestibilidad
(D)
Valor Proteínico Relativo
(VPR)
IV.3 MÉTODOS PARA
EVALUAR LA CALIDAD
DE LAS PROTEÍNAS
E V A L U A C I Ó N Y N O R M A L I Z A C I Ó N D E A L I M E N T O S
Elaborado por Miguel Angel Hernández Marín
MÉTODOS QUÍMICOS
Características
La mayoría de estos métodos son
rápidos, baratos y simples.
Tienen la limitación de no tomar en
cuenta la digestibilidad y la
disponibilidad de los aminoácidos.
No toman en cuenta la presencia
de factores antifisiológicos.
Se han desarrollado técnicas para estimar biodisponibilidad de aminoácidos
individuales, particularmente Lisina (Lys) y Metionina (Met).
MÉTODOS QUÍMICOS
Métodos que determinan la
composición de
aminoácidos
Métodos que predicen la
digestibilidad
Aminograma Digestibilidad proteínica
in vitro
Cómputo Químico
Cómputo Químico corregido por digestibilidad proteíca
(PDCAAS)
Índice de aminoácidos
esenciales (IAAE)
Predicción del Valor Proteínico
AMINOGRAMA
Composición y contenido de aminoácidos
AMINOGRAMA
AMINOGRAMA
CÓMPUTO QUÍMICO
Es la cantidad de aminoácidos esenciales que una proteína contiene.
Su valor se obtiene de relacionar esta cantidad con un patrón ideal de
aminoácidos propuestos por la OMS / FAO.
1946: Mitchell H.H. y Block, R.J: Para que se lleve a cabo la síntesis de
proteínas, deben estar presentes todos los aminoácidos y en las cantidades
adecuadas.
El aminoácido limitante en primer lugar (el que se encuentra en mayor
deficiencia), determinaría supuestamente el valor nutritivo de la proteína.
El método consiste en calcular la cantidad de aminoácidos esenciales
contenidos en las proteínas o en la mezcla de estas.
CÓMPUTO QUÍMICO
Método
Cuando una proteína tiene poca cantidad de algún aminoácido, en relación
con lo que refiere el patrón OMS / FAO, se le denomina limitante ya que
disminuye su valor real.
El método se simplifica considerando sólo los aminoácidos limitantes en la
mayoría de los alimentos:
• Lisina
• Aminoácidos azufrados (Metionina y Cisteína)
• Triptófano
• Treonina (a veces)
CÓMPUTO QUÍMICO
Método
Calcular la cantidad de aminoácidos indispensables contenidos en la
proteína o mezcla de proteínas.
Expresar los valores individuales en relación al contenido de los aminoácidos
correspondiente en una proteína de referencia (Huevo, Patrón FAO, Patrón
National Academy of Sciences)
Valor químico = __mg de aa/g de proteína de prueba__
mg de aa /g de proteína de referencia
Valor químico = __mg de aa/g de N de prueba__
mg de aa /g de N de referencia
CÓMPUTO QUÍMICO
Calificación de las Proteínas de Maíz, Frijol, Maíz/Frijol y Patrón OMS /
FAO, en miligramos de aminoácido por 100 g de proteína comestible
Aminoácidos
esenciales Maíz Frijol Máiz / Frijol
Patrón
OMS / FAO
Valina 480 547 510 500
Treonina 360 486 423 400
Triptófano 60 106 83 100
Metionina 350 156 253 350
Leucina 1250 356 803 700
Lisina 270 836 553 550
Isoleucina 370 494 432 400
Fenilalanina 870 620 745 600
CÓMPUTO QUÍMICO
Ejemplo
En la proteína de Maíz el aminoácido limitantes es la Lys (270 mg/100 g) y
en el frijol es la Met (156 mg/100 g), como se observa en el cuadro.
Valor químico del Maíz = __270 mg de Lys /100 g de proteína de prueba__
550 mg de Lys / 100 g de proteína de referencia
Valor químico del Maíz = 0.49
Valor químico del Frijol = __156 mg de Met /100 g de proteína de prueba__
350 mg de Met / 100 g de proteína de referencia
Valor químico del Frijol = 0.445
CÓMPUTO QUÍMICO
Ejemplo
Si se mezclan ambas proteínas y se consumen en un mismo tiempo de
alimentación, el aminoácido limitante sigue siendo la metionina, pero ahora
con 253 mg/100 g .
Por lo tanto el valor químico de la mezcla de ambas proteínas se incrementa.
Valor químico Maíz / Frijol = _253 mg de Met /100 g de proteína de prueba_
350 mg de Met / 100 g de proteína de referencia
Valor químico Maíz / Frijol = 0.72
ÍNDICE DE AMINOÁCIDOS ESENCIALES (IAAE)
El Cómputo químico sólo considera al primer aminoácido limitante.
Oser, B.L., sugirió el uso del contenido total de aminoácidos esenciales.
El 2° y 3° aminoácidos limitantes también pueden ser determinantes en la
calidad proteínica cuando están presentes a bajos niveles. (IAAE considera
a todos los aminoácidos indispensables).
Es la media geométrica de las razones entre el contenido de los
aminoácidos indispensables de una proteína y el contenido del aminoácido
correspondiente en una proteína de referencia de alto valor biológico.
ÍNDICE DE AMINOÁCIDOS ESENCIALES (IAAE)
Donde:
m = Muestra proteína estudiada.
r = Proteína de referencia (huevo).
n = Número de aminoácidos esenciales.
La razón mínima entre el aminoácido de la muestra y el de referencia es
0.01 y no 0.0, debido a que una pequeña cantidad del aminoácido esencial
faltante estará en el tejido animal, debido al reuso de proteínas.
El cociente máximo posible es 1.0.
.....n
t
m
r
m
r
m
Val
Val
Trip
Trip
Lis
LisIAAE
ÍNDICE DE AMINOÁCIDOS ESENCIALES
En este método se determina la digestibilidad in vitro y la estimación de la
biodisponibilidad de aminoácidos individuales, sobre todo Lys y Met.
Se calcula multiplicando la relación de aminoácido más baja por la
digestibilidad verdadera de la proteína.
PDCAAS: expresado en decimales o porcentaje.
CÓMPUTO QUÍMICO CORREGIDO POR
DIGESTIBILIDAD PROTEICA (PDCAAS)
En el caso de la harina de Quinua, la relación más baja de aminoácidos
corresponde al triptófano (0.82) y la digestibilidad verdadera de la proteína
de la harina de quinua es 84.1 %.
El cómputo corregido por la digestibilidad de la proteína para el caso de los
preescolares será:
PDCAAS = 0.82 * 0.841 = 0.69 ó 69%
Para los adultos, el cómputo de aminoácido corregido por digestibilidad de
la proteína de quinua es:
PDCAAS = 1.64 * 0.841 = 1.37 ó 137%
CÓMPUTO QUÍMICO CORREGIDO POR
DIGESTIBILIDAD PROTEICA (PDCAAS)
CÓMPUTO QUÍMICO CORREGIDO POR
DIGESTIBILIDAD PROTEICA (PDCAAS)
Valores de 0 – 1
Adoptado por la FDA en 1993.
Razones:
- Basado en requerimientos de
aminoácidos para humanos.
- FAO/WHO lo recomienda para
propósitos regulatorios
CÓMPUTO QUÍMICO CORREGIDO POR
DIGESTIBILIDAD PROTEICA (PDCAAS)
Leche 1.0
Huevo 1.0
Carne 0.92
Soya 0.91
Garbanzo 0.78
Frutas 0.76
Hortalizas 0.73
Leguminosas 0.70
Trigo integral 0.42
Cereales y
derivados 0.59
DIGESTIBILIDAD PROTÉINICA in vitro
El perfil de aminoácidos es importante en la
evaluación de la calidad de una proteína.
La digestibilidad de la misma es el primer
limitante de la disponibilidad de los mismos.
Uso de Bioensayos – Imitación de la acción
del sistema digestivo de los mamíferos
usando digestión enzimática in vitro.
El alimento se somete a hidrólisis
secuencial con diferentes enzimas.
DIGESTIBILIDAD PROTÉINICA in vitro
Método multienzimático de Hsu, H.W., 1977
Suspensión proteica acuosa
Temperatura de 37 °C
pH = 8
Combinación de enzimas
Tripsina
Quimiotripsina
Peptidasas
A medida que las enzimas degradaban los grupos carboxilo libres, generaron
H+, lo cual disminuyó el pH de la suspensión. El método no se vio afectado
por los lípidos ni por las sales amortiguadoras. Ayudo a determinar el efecto
del tratamiento térmico y los inhibidores de tripsina
DIGESTIBILIDAD PROTÉINICA in vitro
Método de Satterlee, L.D., 1981 (Modificación del método de Hsu)
Adición de una 4ª enzima
Combinación de enzimas
Tripsina
Quimiotripsina
Peptidasas
Proteasa bacteriana (Streptomyces griseus)
Predicción con más exactitud de la digestibilidad de proteínas de origen
animal (Alimentos tales como huevo entero y carne de res).
Excelente correlación con estimaciones de digestibilidad en humanos.
DIGESTIBILIDAD PROTÉINICA in vitro
MÉTODOS BIOLÓGICOS
Métodos que miden cambio
en el peso corporal
Métodos que miden
retención de Nitrógeno
Relación de Eficiencia Proteica
(PER*)
Utilización Neta Proteica
(NPU*)
Relación Neta de Proteína
(NPR*)
Índice de Balance de nitrógeno
(NBI*)
Índice de crecimiento de
nitrógeno (NGI*)
Valor Biológico
(BV*)
Valor Nutritivo Relativo
(VNR)
Digestibilidad
(D)
Valor Proteínico Relativo
(VPR)
MÉTODOS BIOLÓGICOS RELACION ENTRE METODOS DE BIOENSAYOS PARA MEDIR EL VALOR NUTRITIVO DE LAS PROTEINAS
INDICES BASADOS EN CAMBIOS DE PESO
INDICES BASADOS EN CAMBIOS DE NITROGENO CORPORAL
CRECIMIENTO
MANTENIMIENTO
CRECIMIENTO
MANTENIMIENTO
NPR
PER
NGI
NBI
NPUOPE
NPUSTD
BV
+
0
-
+
0
-
10 % INGESTA DE N O PROTEINA
10% INGESTA DE N
Relación de eficiencia proteíca (REP / PER*)
Relación Neta de Proteína (RNP / NPR*)
Índice de crecimiento de Nitrógeno (ICN / NGI*)
MÉTODOS QUE MIDEN CAMBIO EN EL PESO
CORPORAL
RELACIÓN DE EFICIENCIA PROTEICA (PER*)
La velocidad de crecimiento está influenciada por la ingesta de alimentos
(Osborne y col. en 1919).
Medición de Calidad Proteica en un ensayo.
El PER es definido como la ganancia en peso dividida entre el peso de
proteína consumida. Es el método más simple de evaluar el valor nutritivo de
una proteína.
RELACIÓN DE EFICIENCIA PROTEICA (PER*)
Mide la tasa de crecimiento de animales jóvenes alimentados con una dieta
sometida a prueba y relaciona el peso ganado en gramos con la proteína
ingerida en gramos.
El método más simple de evaluar el valor nutritivo de una proteína.
Es la ganancia en peso del animal de prueba dividida entre el peso de las
proteínas consumidas.
PER = _Ganancia en peso (g)_
Proteína consumida (g)
RELACIÓN DE EFICIENCIA PROTEICA (PER*)
Método Oficial AOAC
Alimento: «Ad libitum»
Agua: «Ad libitum»
Dieta Isocalórica
Dieta Isoproteíca
(Nivel de proteína = 10 %)
• 10 % proteína
• 8 % lípidos
• 70 % almidón
• 5 % de fibra
• 4 % de minerales
• 1 % de vitaminas
Sexo ratas: machos
Ratas de 20-30 días
(destetadas).
Grupo de prueba: 10 ratas
Período de ensayo: 28 días
Control: Caseína
RELACIÓN DE EFICIENCIA PROTEICA (PER*)
Interpretación de resultados
PER
Mayor de 2.5 Muy buena calidad.
Entre 2.1-2.4 Buena calidad
Menor de 2.1 Regular calidad
Entre 0.9 o menor Mala calidad
RELACIÓN DE EFICIENCIA PROTEICA (PER*)
Distribución de ratas
LOPEZ P, Patricia; SANCHEZ O, Irais y ROMAN G, Alma D.. EVALUACIÓN BIOLÓGICA DE LA
CALIDAD PROTEICA DE DIFERENTES VARIEDADES DE CEBADA (Hordeum sativum jess)
CULTIVADAS EN LOS ESTADOS DE HIDALGO Y TLAXCALA, MÉXICO. Rev. chil. nutr. [online].
2006, vol.33, n.1 [citado 2010-03-05], pp. 86-90 .
http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S071775182006000100009&script=sci_arttext
Ventajas Desventajas
Fácil manejo No considera proteína usada para
mantenimiento
Simplicidad Subestima la calidad de proteínas
deficientes en lisina
Resultados reproducibles No toda la proteína consumida es
utilizada para crecimiento
Sólo sirve para alimentos con más
del 10 % de proteína
RELACIÓN DE EFICIENCIA PROTEICA (PER*)
RELACIÓN DE EFICIENCIA PROTEICA (PER*)
PER relativo a Caseína (PERC)
El valor de PER de la proteína de prueba puede informarse como un valor
relativo al de la caseína.
Valor relativo de la caseína = 2.5
PERC = _PER de la proteína de prueba__ * 2.5
PER experimental de la Caseína
RELACIÓN NETA DE PROTEÍNA (NPR*)
Es una modificación del PER. Su diferencia radica en que se requiere de un
grupo de animales a los que se les suministra una dieta libre de nitrógeno.
NPR = PG+ PP
PC
Donde:
PG = Peso ganado del grupo de prueba
(g)
PP = Pérdida de peso del grupo libre de
proteína (g)
PC = Peso de la proteína de prueba
consumida (g)
Ventajas:
Considera proteína de
mantenimiento
Período de duración corto
(10-14 días).
Más económico.
No sobreestima el valor de
alimentos deficientes en lisina.
Desventajas:
Está basado en la respuesta a una
dosis única.
ÍNDICE DE CRECIMIENTO DE NITRÓGENO (NGI)
Allison y col.
Pendiente de la línea obtenida por el análisis de regresión que relaciona el
crecimiento con diferentes niveles de ingesta de nitrógeno.
y = (m * x) + b
Donde:
y = Variación del peso
x = Proteína consumida
m = Valor de la pendiente
b = Ordenada al origen
ÍNDICE DE CRECIMIENTO DE NITRÓGENO (NGI)
Características
Semejante a PER
Usa varios niveles de proteína*
Duración 14 días
Control de proteína
*Cereales: 0,2,4,6,8 %
Leguminosas y oleaginosas:
0,3,6,9,12%
Proteínas animales:
0,2,4,6,8 %
Estándar (caseína):
0,2,4,6,8%
Interpretación de Resultados
Huevo = 4.8
Valor mayor = Buena calidad
Harina de semilla de algodón = 2.1
Valor menor = Mala calidad
ÍNDICE DE CRECIMIENTO DE NITRÓGENO (NGI)
Ventajas
Método muy sensible
Alta sensibilidad a proteínas
deficientes en lisina y triptófano
No se afecta por el alimento
ingerido
Indica cualquier efecto tóxico del
alimento.
Desventajas
Ensayo complejo por ser de nivel
múltiple
Sobreestima el valor de proteínas
deficientes en lisina, ya que se
incluye un dato de “0” de proteínas
en el análisis de regresión.
Utilización proteínica neta (UPN /
NPU*)
Valor biológico (VB / BV*)
Digestibilidad (D)
Índice de balance de Nitrógeno
(BN / NB*)
MÉTODOS QUE MIDEN LA RETENCIÓN DE
NITRÓGENO
MÉTODOS QUE MIDEN LA RETENCIÓN DE
NITRÓGENO
MÉTODOS QUE MIDEN LA RETENCIÓN DE
NITRÓGENO
UTILIZACIÓN PROTEÍNICA NETA (NPU*)
Bender y Miller.
Mide el nitrógeno depositado en la
carcasa del animal.
Toma en cuenta proteína de
mantenimiento.
Mide el nitrógeno retenido en
proporción al ingerido.
UTILIZACIÓN PROTEÍNICA NETA (NPU*)
NPU = (B – Bk) + Ik * 100
I
Donde:
I = Nitrógeno consumido de cada grupo
de prueba
Ik = Ingesta de nitrógeno del grupo sin
proteína
B = Nitrógeno total de la carcasa de
cada grupo de prueba
Bk = Nitrógeno total de la carcasa del
grupo sin proteína
Interpretación de resultados:
Valores de 0 a 100
0 = Algún aminoácido limitante no
está presente
100% = Proteína de excelente calidad
75-80 % = Buena calidad
Menor de 75 % = Mala calidad
UTILIZACIÓN PROTEÍNICA NETA (NPU*)
NPU = Nitrógeno retenido * 100 = (B – Bk) + Ik * 100
Nitrógeno ingerido I
La NPU se denomina « calculada » cuando se obtiene de los valores
determinados del Valor biológico (VB) y de la Digestibilidad (D).
NPU CALCULADA = VB * D
Ventajas:
Toma en cuenta la composición de
la carcasa o mantenimiento.
Desventajas:
Método costoso
Complejo
No recomendable en análisis de
rutina
.
VALOR BIOLÓGICO (VB)
Técnica de Thomas-Mitchell, 1924
Este método relaciona el nitrógeno (o la proteína) ingerido que retiene el
animal, con el nitrógeno absorbido.
Se consideran pérdidas endógenas de nitrógeno, tanto urinarias como
fecales.
Es la proporción del nitrógeno absorbido que queda retenida en el organismo
para el sostenimiento, para el crecimiento o para ambos (FAO/OMS, 1966).
VALOR BIOLÓGICO (VB)
La determinación del VB permite establecer el nivel de proteína requerido
para obtener un balance positivo de nitrógeno, y describir diferentes
alteraciones en las proteínas debidas al procesamiento.
Puede servir incluso para examinar la eficacia de la proteína para satisfacer
las demandas en situaciones fisiológicas especiales (crecimiento, lactancia,
gestación, etc.)
VALOR BIOLÓGICO (VB)
Definición
El porciento de nitrógeno absorbido que es retenido.
BV = _Nitrógeno retenido * 100
Nitrógeno absorbido
Es el porcentaje de nitrógeno para el mantenimiento y/o crecimiento.
BV = Ni - (Nf - Nfm) - (Nu - Nue) * 100
Ni - (Nf – Nfm)
BV = Ni - Nf - Nu * 100
Ni - Nf
Donde:
Ni = Nitrógeno ingerido
Nf = Nitrógeno fecal
Nfm = Nitrógeno metabólico (fecal
endógeno)
Nu = Nitrógeno urinario
Nue = Nitrógeno urinario endógeno
VALOR BIOLÓGICO (VB)
Si no se hace la corrección para pérdidas endógenas, los valores se
reportan como aparentes.
BV = Ni - Nf - Nu * 100
Ni - Nf
Interpretación de resultados:
VB alto = proteína de buena calidad
Leche = 100
Huevo = 98
VB bajo = proteína de mala calidad
VALOR BIOLÓGICO (VB)
Ventajas:
Considera proteína para
mantenimiento
Desventajas:
Requiere cuidado extremo para la
recolección de heces y orina.
Elevado número de análisis de
Nitrógeno.
Costoso.
Complejo en su realización.
Alimento Valor Biológico (VB)
Huevo (entero) 100
Leche (humana) 100
Arroz 67
Maíz 49
Trigo 53
Fuente: Adaptado
de FAO/OMS, 1973.
DIGESTIBILIDAD (D)
Uno de los principales factores que afectan la utilización de una proteína, es
el grado de hidrólisis en el tracto digestivo.
Definición
La Digestibilidad es la proporción de nitrógeno del alimento que es absorbida
(FAO / OMS, 1966).
Es la fracción de N absorbido en el tracto gastrointestinal que pasa al
torrente sanguíneo.
D = _Nitrógeno absorbido * 100
Nitrógeno ingerido
Método de Digestibilidad verdadera
Se fundamenta en un balance de nitrógeno, ya que mide el N ingerido en el
alimento y el N excretado en las heces.
La prueba dura 7 días y se realiza entre la 2ª y la 3ª semana de la prueba
efectuada para PER.
Durante este período se recolectan las heces de cada animal, incluyendo al
grupo de la DLN, se secan a 50°C.
Se registra el peso de las heces y se determina N.
DIGESTIBILIDAD VERDADERA
(BIODISPONIBILIDAD)
Método de Digestibilidad verdadera
Se fundamenta en un balance de nitrógeno, ya que mide el N ingerido en el
Dv = Ni – (Nf – Nm) * 100
Ni
Donde:
Ni = Nitrógeno ingerido
Nf = Nitrógeno fecal
Nm = Nitrógeno metabólico de la DLN.
Nm: En las heces siempre se elimina una cantidad de nitrógeno proveniente de
la dieta, de las células de descamación del tubo digestivo, de los jugos
gástricos y la flora bacteriana.
DIGESTIBILIDAD VERDADERA (Dv)
(BIODISPONIBILIDAD)
DIGESTIBILIDAD APARENTE (Da)
Se considera sólo el N fecal exógeno (N que procede del alimento ingerido)
del animal de prueba.
Interpretación de resultados:
Valores de 0 a 100
0 = Proteína que no se hidroliza en el tracto digestivo
100 = Proteína que se hidroliza al 100%
Da = Ni - Nf * 100
N
Donde:
N = Nitrógeno absorbido
Ni = Nitrógeno ingerido
Nf = Nitrógeno fecal
DIGESTIBILIDAD (D)
DIGESTIBILIDAD (D)
BALANCE DE NITRÓGENO
Se define como la cantidad de Nitrógeno que es retenida en el cuerpo.
Interpretación de resultados:
BN = Positivo
BN = Negativo
BN = 0
BN = Ni – Ne
BN = Ni – (Nf – Nu)
Donde:
Ni = Nitrógeno ingerido
Ne = Nitrógeno excretado
Nf = Nitrógeno fecal
Nu = Nitrógeno urinario
Ventajas:
Clasifica a las proteínas de acuerdo
a su contenido de aminoácidos.
Desventajas:
Es afectado por la actividad física.
BALANCE DE NITRÓGENO
El componente más preciado de las proteínas es el nitrógeno que contienen.
Con él, se reponen las pérdidas presentes en las heces y la orina.
A la relación entre el nitrógeno proteico que se ingiere y el que pierde se le
llama balance nitrogenado.
Debemos ingerir al menos la misma cantidad de nitrógeno que la que
perdemos. Cuando el balance es negativo perdemos proteínas y podemos
tener problemas de salud.
Durante el crecimiento o la gestación, el balance debe ser siempre positivo.
ÍNDICE DE BALANCE DE NITRÓGENO
Técnica usada para evaluar la calidad de una proteína en niños y adultos.
Método de varios niveles de proteínas (3-4 niveles)
Para obtener la relación entre el N ingerido, el N absorbido y el balance de
N.
Balance de Nitrógeno = N total ingerido – N excretado (heces y orina)
RECAMBIO PROTÉICO
Las proteínas del cuerpo están en un continuo proceso de renovación.
Por un lado, se degradan hasta sus aminoácidos constituyentes y, por otro,
se utilizan estos aminoácidos junto con los obtenidos de la dieta, para formar
nuevas proteínas en base a las necesidades del momento (metabolismo).
Robles - Ramírez M. 1982. Recopilación bibliográfica de los ensayos químicos y
biológicos utilizados en la evaluación de la calidad de las proteínas. Tesis de
Licenciatura. ENCB-IPN. México.
Lara - Padilla E., Osorio - Victoria M. 2011. Nutrición humana. En: Bioquímica. Hicks.
McGraw Hill. pp. 795-797.
BIBLIOGRAFÍA