AnálisisdeAlimentos.Abril2014-3.pdf

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

Tricosoares

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

El tamaño de la fibra y su capacidad de

estimular la rumia

Las vacas tienen la mejor definición de fibra efectiva

Fibra y granos

desmenuzados

Heces firmes

Vacas echadas: 50 a 70% deben estar rumiando

Poca fibra o desbalance de carbohidratos heces líquidas

Dietas, heces y pezuñas

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.


Alimento

H2O

60°C

48 hrs


MS

P C4

hrs

Extracción con

eter etílico

E E


KJELDHAL



F C + CENIZA

CENIZA

(Minerales)


Celulosa

Hemicelulosa

Lignina

Sílica

Alimento + H2SO4

(NH4)2 SO4 + NaOH

NH3


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


Alimento

H2O

60°C

48 hrs


MS

P C4

hrs

Extracción con

eter etílico

E E


KJELDHAL



F C + CENIZA

CENIZA

(Minerales)


Celulosa

Hemicelulosa

Lignina

Sílica

Alimento + H2SO4

(NH4)2 SO4 + NaOH

NH3


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.


Alimento

H2O

60°C

48 hrs


MS

P C4

hrs

Extracción con

eter etílico

E E


KJELDHAL



F C + CENIZA

CENIZA

(Minerales)


Celulosa

Hemicelulosa

Lignina

Sílica

Alimento + H2SO4

(NH4)2 SO4 + NaOH

NH3


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


Alimento

H2O

60°C

48 hrs


MS

P C4

hrs

Extracción con

eter etílico

E E


KJELDHAL



F C + CENIZA

CENIZA

(Minerales)


Celulosa

Hemicelulosa

Lignina

Sílica

Alimento + H2SO4

(NH4)2 SO4 + NaOH

NH3


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

CNF = 100 – ( PC + EE + Ceniza + FDNPC )

Estudio de caso

Fulkerson and

Donaghy (2001)

Fisiología de la planta entre ciclos de pastoreo

Almidones

Azúcares

Proteínas

Lípidos

Vitaminas

Minerales

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

Consumo

Ecuaciones simples

Para el pasto bermuda:

Consumo: 123 + 1,22 FDN% - 0,0039 FDN%2

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

Efecto del ciclo de pastoreo sobre la calidad de la pastura

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

Ubicación de las fincas estudiadas

1

2

3

4

~10 km2

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%

Uso de la información para estimar la cantidad

de energía de los alimentos

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)


aparente de un nutrimento

Dig. de nut. (%):

(% nut. x alimento cons.) – (% nut. x heces)

(% nut. x alimento cons.)


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 verdadera vs.Digestibilidad aparente

- 2 mg de N / g de MS

- 2 g de N / kg de MS

Concepto de total de

nutrimentos digestivos

TND = PC dig + FC o FDN

dig + ELN o CNF dig + EE

dig * 2,25

ENL (Mcal/ lb) = 0,0111 * TND (%)

– 0,0545

ENL (Mcal/ kg) = ENL (Mcal/ lbs)

* 2,2

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

Ruminal Feed Carbohydrate Fermentation Profile

EAT 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

Time after Feeding (h)

Ra

te o

f F

erm

en

tati

on

azúcares

almidones y pectinas

almidonescelulosas

•trigo > cebada> maíz > sorgo

•molienda, ensilado, vapor

•Cuán rápido y cuánto

Heinrichs 2006

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