Composición
y Análisis de Alimentos
Introducción
Los alimentos para las vacas
lecheras pueden incluir tallos, hojas, semillas y racimos de
varias plantas. Las vacas también pueden ser alimentadas con
subproductos industriales (harinas de semillas oleaginosas,
melaza, granos cerveceros, subproductos de molino etc.). Además
las vacas necesitan minerales y vitaminas para responder a sus
requisitos nutricionales. Los alimentos para vacas son
frecuentemente clasificados así:
* Forraje
* Concentrado
* Suplemento de proteína
* Minerales y vitaminas
Aunque arbitraria, esta
clasificación se basa en el valor del alimento como suministro
de nutrientes específicos. Nutrientes son las sustancias químicas
necesarias para la salud, mantenimiento, crecimiento y producción
del animal. Los nutrientes encontrados en los alimentos y
requeridos por los animales pueden ser clasificados así:
* Agua
* Energía (lípidos, carbohidratos, proteínas)
* Proteína (compuestos nitrogenados)
* Vitaminas
* Minerales
Los forrajes también pueden contener sustancias que no
tienen valor nutritivo. Algunos componentes tienen estructuras
complejas (compuestos fenólicos) que son indigestibles y pueden
interferir con la digestión de algunos nutrientes (por ejemplo
lignina y tanino). Además algunas plantas contienen toxinas que
son dañinas para la salud del animal.
Composición de los Alimentos
Agua
(H2O) y materia seca
Cuando una muestra de
alimento esta colocada en un horno a una temperatura de 105 ºC
durante 24 horas, el agua evapora y el alimento seco restante se
llama materia seca. Los alimentos contienen cantidades
diferentes de agua. En sus etapas inmaduras las planta contienen
70-80% agua (es decir 20-30% materia seca). Sin embargo, las
semillas no contienen más de 8 a 10% de agua (y 90 a 92%
materia seca).
La materia seca del alimento
contiene todos los nutrientes (excepto agua) requeridos por la
vaca. La cantidad de agua en los alimentos es en general de poca
importancia. Las vacas regulan su consumo de agua aparte de la
materia seca y deben tener acceso a agua fresca y limpia todo el
día. La composición nutricional de los alimentos es comúnmente
expresada como porcentaje de materia seca (%MS) en lugar de
porcentaje del alimento fresco (% "como alimentado")
porque:
* La cantidad de agua en los
alimentos es muy variable y el valor nutritivo es más fácilmente
comparado cuando se expresa en base a materia seca.
* La concentración de nutriente en el alimento puede ser
directamente comparada a la concentración requerida en la
dieta.
Materia orgánica
y minerales.
La materia orgánica en un
alimento puede ser dividida en materia orgánica y inorgánica.
Compuestos que contienen carbón (C), hidrógeno (H), oxígeno
(O) y nitrógeno (N) son clasificados como orgánicos. Los
compuestos inorgánicos o minerales son los demás elementos químicos
(calcio, fósforo etc.). Cuando una muestra de alimento esta
colocada en un horno y mantenida a 550 ºC por 24 horas la
materia orgánica quemada y la materia restante es la
parte mineral, llamada ceniza. En las plantas, el contenido de
minerales varia entre 1 a 12%. Los forrajes usualmente contienen
más minerales que semillas o granos.
Los subproductos de animales que contienen huesos pueden tener
hasta 30% minerales (principalmente calcio y fósforo). Los minerales
son frecuentemente clasificados como macro- y micro minerales.
Esta distinción se basa solo en la cantidad requerida por los
animales. Algunos minerales posiblemente son esenciales (por
ejemplo bario, bromo, níquel) y otros son reconocidos por tener
un efecto negativo en la digestibilidad de los alimentos (por
ejemplo silico)
Cuadro 1: Los minerales
requeridos en la dieta de animales y sus símbolos químicos.
Macro Símbolo Micro Símbolo
Mineral químico Mineral químico
Calcio Ca Yodo I
Fósforo P Hierro Fe
Magnesio Mg Cobre Cu
Sodio Na Cobalto Co
Potasio K Manganeso Mn
Cloro Cl Molibdeno Mo
Azufre S Zinc Zn
Selenio Se
Nutrientes que contienen nitrógeno
El Nitrógeno se encuentra en proteínas
y otros compuestos, incluidos en la materia orgánica de un
alimento. Las proteínas son compuestos de una o más cadenas de
aminoácidos.
Hay 20 aminoácidos que se
encuentran en proteínas. El código genético determina la
estructura de cada proteína, que en su turno establece una
función específica en el cuerpo. Algunos aminoácidos son
esenciales y otros no-esenciales. Los aminoácidos no-esenciales
pueden ser sintetizados en el cuerpo, pero los aminoácidos
esenciales deben estar presentes en la dietas porque el cuerpo
no los puede sintetizar.
Parte del nitrógeno en los
alimentos se llama nitrógeno no-proteíco (NNP) porque el nitrógeno
no se encuentra como parte de la estructura de una proteína.
Nitrógeno no-proteico (por ejemplo amoniaco, urea, aminos, ácidos
nucleicos) no tienen valor nutritivo para los animales de
estomago sencillo. Sin embargo en los rumiantes, el nitrógeno
no-proteico puede ser utilizado por las bacteria del rumen para
sintetizar aminoácidos y proteínas que benefician a la vaca.
Un químico danés, J.G. Kjeldahl,
desarrolló un método en 1883 para determinar la cantidad de
nitrógeno en un compuesto. En promedio en proteínas el
contenido de nitrógeno es 16%. Así, el porcentaje de proteína
en un alimento es calculado como el porcentaje de nitrógeno
multiplicado por 6.25 (100/16 = 6.25). Esta medida se llama la
proteína cruda. La palabra cruda refiere a que no todo el nitrógeno
en el alimento esta en forma de proteína.
Usualmente la cifra para proteína cruda da un sobre-estimado
del porcentaje verdadero de proteína en un alimento. La proteína
cruda en forrajes se encuentra entre menos de 5% (residuos de
cosechas) hasta más de 20% (leguminosas de buena
calidad).
Subproductos de origen animal son usualmente muy ricos en proteína
(más de 60% de proteína cruda).
Nutrientes que contienen energía
Al contraste de otros nutrientes,
el contenido de energía en un alimento no puede ser
cuantificada por un análisis del laboratorio. La cantidad de
energía en los alimentos es mejor medido vía experimentación.
En el cuerpo el carbón (C), hidrógeno
(H) y oxígeno (O) de los carbohidratos, lípidos y proteínas
puede ser convertido a H2O y CO2 con la liberación de energía.
La megacaloria (Mcal) es tipicamente utilizado como una unidad
de energía, pero el joule (J) es la unidad oficial de medida.
En alimentos para las vacas lecheras, la energía esta expresada
como de energía neta de lactancia (ENl). Esta unidad representa
la cantidad de energía en el alimento que es disponible para el
mantenimiento del peso corporal y la producción de leche. Por
ejemplo, requiere 0.74 Mcal ENl para producir 1kg. de leche y la
energía en los alimentos es entre 0.9 y 2.2 Mcal ENl/kg.
materia seca.
Las cantidades de lípidos y
otras sustancias grasosas son determinadas por un método que se
llama extracción con éter y ellos usualmente rinden 2.23 veces
la energía que carbohidratos. Sin embargo la mayoría de energía
en forrajes y muchos concentrados vienen principalmente de los
carbohidratos. Los alimentos para las vacas usualmente tienen
menos de 5% de lípidos pero 50-80% de carbohidratos.
Hay tres clases principales de carbohidratos en plantas:
* Azucares sencillos (glucosa,
fructosa)
* Carbohidratos de almacenamiento (almidón) también conocidos
como carbohidratos no-fibrosos, no-estructurales, o que no son
parte de las paredes de las células
* Carbohidratos estructurales, conocidos como fibrosos, o de la
pared de las células (celulosa y hemicelulosa).
La Glucosa se encuentra en alta concentración en algunos
alimentos (melaza, suero de leche). El Almidón es un componente
importante de los granos de cereales (trigo, cebada, maíz
etc.). Celulosa y hemicelulosa constituyen cadenas largas de
unidades de glucosa. El enlace químico entre dos unidades de
glucosa es fácilmente roto en el caso de almidón, pero en
celulosa el enlace resiste el ataque de enzimas digestivas de
los mamíferos. Sin embargo, las bacteria del rumen posean las
enzimas que pueden extraer las unidades adicionales de glucosa
de células y hemicelulosa.
Celulosa y hemicelulosa son
asociadas con lignina, una sustancia fenólica en la pared de la
célula. La fibra, o cantidad de pared de células, en un
alimento tiene efectos importantes en su valor nutritivo. En
general, el más bajo el contenido de fibra, el más alto el
contenido de energía.
Pero partículas largas de fibra son necesarias en las raciones
de la vaca para:
* estimular la ruminación,
esencial para mantener la digestión y la salud de la vaca.
* evitar la depresión del porcentaje de grasa en la leche.
En muchos países, el contenido
de fibra cruda es la medida oficial para determinar el contenido
de fibra en un alimento. Sin embargo, no es un método preciso
para medir las paredes de las células. Un procedimiento más
reciente es la determinación de fibra neutro detergente (FND)
en el laboratorio, que ofrece un estimación más precisa del
total de fibra en el alimento. FND incluye celulosa,
hemicelulosa y lignina. Los azucares en la fibra son fermentados
lentamente por las bacteria en el rumen, pero la materia que no
se encuentra en las paredes de las células es fácilmente
accesible a las bacteria ruminal.
Usualmente los carbohidratos no
fibrosos no son cuantificados por análisis, pero en base de cálculos,
restando la ceniza, proteína cruda, extractos de éter del
total y asumiendo que el resultado representa los FND
Vitaminas
El contenido de vitaminas en un
alimento no esta determinado rutinariamente pero son esenciales
en pequeñas cantidades para mantener la salud. Las vitaminas
son clasificadas como solubles en agua (9 vitaminas del complejo
B y vitamina C) y solubles en grasa (ß-carotena, o provitamina
A, vitaminas D2, D3, E y K. En las vacas, las vitaminas del
complejo B no son esenciales porque las bacteria del rumen las
puede sintetizar.
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