Esquema de la Clase Nutrición Animal
CURSO DE NUTRICION ANIMAL
• Introducción - Minerales esenciales - Funciones generales • Minerales en los alimentos
2009
• Absorción y Metabolismo
MINERALES
• Requerimientos de minerales Ing.Agr. Andrea González
[email protected]
• Macrominerales Microminerales
Uruguay
Montevideo
Introducción
Concentración promedio de minerales en el organismo Representan de un 4 - 6% del cuerpo animal Mineral
%
Calcio
30 - 47
Fósforo
15 - 22
Potasio
4-6
Azufre
3-5
Sodio
2-4
Cloro
1.6 - 2.5
Magnesio
0.8 - 1.2
Oligoelementos
Introducción
Elementos minerales esenciales • Los que han demostrado realizar funciones metabólicas en el organismo animal. Dietas purificadas provocan síntomas Los síntomas se curan o previenen al incluir el mineral en la dieta. • Según la presencia en el organismo animal (100mg/kg) la cantidad requerida(100mg/kg) Macrominerales (g/día, %): Ca, P, Mg, K, Na, Cl, S Microminerales (mg/día, ppm): Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co, I, Se, F, Ni, Cr, Va, Si
0.6 - 1 Adaptado de Bavera, G. 2006
Introducción
Funciones generales
Introducción
Funciones
Minerales
Componentes estructurales
• Estructurales: componente de órganos y tejidos corporales • Fisiológicas: equilibrio ácido–base, permebailidad de la membrana • Catalíticas: de sistemas enzimáticos, hormonales,
Ca,P,Mg,F,Zn, Na, S
Mantenimiento de homeostasis
Na,K,Cl,Mg,HPO4-2,SO4-2
Permeabilidad y equilibrio membrana
Na, K, Cl, Ca, P, Mg
Catalizadores en sistemas enzimáticos
Fe, Cu, Zn, Mo, Mn, Se, Mg, Co
Componentes e intermediarios de hormonas
I, S, Ca, P, Zn
Metabolismo de la energía
P (ADP, ATP)
componente de metaloenzimas • Reguladoras: replicación y diferenciación celular
Metabolismo de la microflora TGI
S, K, P,Mg, Fe, Zn,Mo,Co,Na,Cl,Ca •
1
Minerales en los alimentos
Minerales en los alimentos Contenido de Cenizas Cenizas: material inorgánico del alimento.
Alimento
Incineración a 600 º (4 hs) combustión total de la Materia Orgánica.
Cenizas % MS
Forrajes verdes (2)
8 -13
Residuos de cosecha (1)
7 - 20
Forrajes conservados (3)
Elemento: espectrómetros de absorción atómica, de emisión de llama, de plasma inducido y acoplado.
4 -9
Proteicos vegetales (5)
5 - 11
Proteicos animales (5)
22 - 38
Granos de cereales (4)
1-5
Subproductos de cereales (4)
5 - 12
Suplementos minerales (6)
90
Minerales en los alimentos
Minerales en los alimentos
Factores que afectan la composición mineral SUELO
¾Especie
CLIMA
• Leguminosas > macro que gramíneas (Ca, Na, K)
COMPOSICION MINERAL
• Descienden con la maduración (P y K) ESPECIE
CONDICIONES DE COSECHA Y CONSERVACION
Variaciones de composición de algunas leg (% de la MS)
ESTADO DE MADUREZ
• Variaciones entre variedades de una misma especie: Lolium perenne= 1,35 ppm de I Lolium multiflorum= 0,9 ppm I
Elemento
Intervalo
Ca %
0,001-2,60
P%
0,07-0,74
Mg %
0,07-0,75
S%
0,04-0,38
Mn ppm
6-265
Fe ppm
10-2599
Cu ppm
2-92
Zn ppm
8-300
FERTILIZACION
Fuente: Ciria et al, 2005
Minerales en los alimentos
Minerales en los alimentos
Contenido de macrominerales de algunos alimentos de origen vegetal
Contenido de microminerales de algunos alimentos de origen vegetal
Ca
P
Mg
Na
Cl
K
S
Leg(1)
1,18
0,3
0,24
0,024
-
2,55
0,26
Zn
Fe
Cu
Co
Mn
Gram(1)
0,49
0,22
0,16
0,014
-
1,68
0,20
Leg(1)
17
200
13,4
0,09
-
Maíz(*)
0,03
0,31
0,14
0,02
0,05
0,37
0,13
Gram(1)
17
200
5
0,06
-
Cebada
0,05
0,41
0,16
0,03
0,11
0,50
0,20
Maíz (*)
33
75
14
0,04(1)
16
Cebada(*)
16
98
8.9
0,12(1)
18
(*)
Macro: % en BS. Fuente: (1)Ciria et al, 2005; (*)NRC 1998 Micro: mg/kg o ppm en BS Fuente: (1)Ciria et al, 2005; (*)NRC 1998
2
Minerales en los alimentos
¾Suelo
Minerales en los alimentos
Contenido de macrominerales de algunos alimentos de origen animal
• Nivel de pH: ↑ pH aumenta captación de Mo = deficit de Cu fertilization con Ca y S cambia el pH de suelo
H.CyH
↓ pH favorece absorción de Ni, Co, Mn
H. Pesc
• Suelos inundables: aumenta contenido de Co, Mo, Mn • Fertilización con K: disminuye Na y Mg • Fertilización fosfatada
Ca
P
Mg
Na
Cl
K
S
11
5.3
0.44
0.67
0.74
0.69
0.40 0.51
7.1
3.86
0.19
0.83
1.37
0.91
Suero
0.78
0.75
0.13
1.01
1.45
2.04
0.75
Res. aves
4.79
2.59
0.18
0.19
0.52
0.56
0.55
Fuente: NRC 1998 (% de la MS)
• Fertilización nitrogenada
Minerales en los alimentos
Suplementos minerales (Clase 6) • CALCIO Carbonato de calcio, Conchilla molida (P), Ceniza de hueso (P), Harina de huesos (P) • FOSFORO Fosfato bicalcico o monocalcico (Ca)
Minerales en los alimentos
Suplementos minerales
Ca
PTotal
Carbonato de calcio
36.79
-
Conchilla molida
38.57
12.88
Fosfato di cálcico
26.29
29.71
Fosfato monosódico
-
25.8
Harina de hueso(*)
12
24
% de la MS Fuente: Curso Práctico NUTANI,2002 (*)UNIT
• SODIO sal común (Cl) • MAGNESIO Oxido de magnesio, (Magnesita calcinada), Sulfato de magnesio • COBALTO Sulfato de cobalto, Oxido de cobalto • SELENIO Selenito de Sodio • IODO Yoduro sódico, yoduro potásico
Absorción y Metabolismo
Absorción y Metabolismo • Minerales se liberan por acción de enzimas y acidez gástrica quedando en forma de iones (aniones y cationes) para ser absorbidas • Absorción: ppalmente lumen intestinal, duodeno, yeyuno. • Forma pasiva: Na, Cl, K • Forma activa: ej. Ca, • Formación de complejos: transportadores ej Fe, Ca
• Absorción en intestino grueso: Na, Mg, Mn • Aparato respiratorio (cadmio); Piel.
Biodisponibilidad: grado en que un nutriente ingerido es absorbido para ser utilizado en el metabolismo animal Coeficiente de utilización digestiva función (CUD): -Disponibilidad -Capacidad de absorción Pruebas de digestibilidad: aparente, real Uso de marcadores radiactivos (32P, 45Ca), dificil para Na, Mg, K. Imposible en oligoelementos.
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Absorción y Metabolismo
Factores que determinan la disponibilidad
Absorción y Metabolismo
Quelatos: (1) estructura cíclica compleja que forma uniones con metales. Tb. péptidos, aa, cítrico y sintéticos
• Depende del alimento o régimen alimenticio: tipo de mineral, nivel en la dieta forma química del mineral interacciones
(EDTA) Proteínas: Ej. la de la soja disminuye utilización de Ca y P Grasa: disminuye absorción de Ca y Mg formando jabones insolubles.
Acido fítico(1)(26% P) y Fitatos de K, Ca, Mg: reservorio de P en cereales. Tb se unen con Mg, Fe, Zn. Acido oxálico(1): insolubiliza Ca, Mg, Zn, Mn Fibras alimentarias: hemicelulosa= ácido urónico, absorbible en IG en monog.. (Mg y parte de P; no Ca y Zn)
Absorción y Metabolismo
QUELATOS : efectos favorables Naturales : ej glucanatos, lactatos, fumaratos, algunas proteínas. Sintéticos: EDTA + Zn: quelato mejora uso Zn cuando hay mucho ác. fítico
Tipo de interacciones: • ANTAGÓNICAS- Cuando un nutriente directamente deprime la entrada, utilización o retención de otro nutriente • Excesos de Ca disminuye absorción de P, en la práctica relación 2 a 1
- Se absorben con mayor facilidad, no los afectan los cambios de pH
• Exceso Ca disminuye absorción Zn/Cu
- Se mantienen solubles en todo el tracto digestivo y se absorben como tal
• Mg y Mn competencia entre iones en los centros de enzimas (alcalina fosfatasas) • Excesos de Al inhiben absorción de P • P como fitato interacciona (-) con Ca, Zn y otros minerales
- Disminuyen riesgos de interacciones negativas con otros minerales
• Elevados contenidos de Zn disminuyen absorción Cu
Absorción y Metabolismo
SINERGICAS - Cuando interaccionan los nutrientes y mutuamente promueven la absorción y la utilización del otro • Ca y P- en la formación de la hidroxiapatita • Cu-Fe participación simultánea en centro activo de citocromo oxidasa
Absorción y Metabolismo
Factores que determinan el coef. de absorción • Características del animal especie edad estado fisiológico estado sanitario estado nutricional • Velocidad de pasaje del alimento • Presencia de proteínas transportadoras
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Absorción y Metabolismo
Valores de Disponibilidad (CUD) • Indispensable para calcular requerimientos
Absorción y Metabolismo
Transporte: a través del plasma - como iones (Na, Cl, K) - combinados con molécula orgánicas (proteínas, aa) - como parte de iones (fosfatos)
• CUD para P fítico: 30-35% P de fosfatos: mayor de 65% • CUD Ca, aumenta con la disminución en cantidad, llega al 80% • CUD Mg poco conocida ~ 30% • Na y K casi totalmente absorbidos ~ 90% • Oligoelementos: variable y de difícil medición
Excreción • Heces: Minerales que no fueron absorbidos de origen endógeno • Orina: parte endógena • Sudor • Respiración (Se en exceso)
Requerimientos de minerales
Estimaciones de los requerimientos
Requerimientos de minerales • Mantenimiento: digestión, circulación, respiración pérdidas endógenas f peso corporal f ingestión del alimento • Reproducción: placenta, útero y fluidos fetales, tejido mamario. • Producción: ganancia de peso, producción de lana, leche, huevos.
Requerimientos de minerales
Requerimientos diarios de minerales (Macro:g/kg; Micro: mg/kg)
Ca
P
Na
Fe
Cu
Zn
Ternero
28
25
3.1
30
12
40
Lactancia
75
56
14
• Método factorial cantidad neta depositada en tejidos/coef. de absorción • Pruebas de alimentación: # niveles de minerales miden respuestas - crecimiento (+ de 5) - concentración sanguinea Expresan : cantidades concentración
Requerimientos de minerales
Relación dosis - respuesta
Vacunos
Cerdos Recría
9.8
7.0
1.25
62
5.6
56
Lactación
8.8
6.8
1.25
60
6
50
Crec.
12
5
1.5
80
3.5
50
Ponedoras
35
5
1.5
80
3.5
50
Aves
Fuente: McDonald, 1995
Underwood y Suttle, 2003
5
CALCIO
Macrominerales
Componente estructural: 99% huesos y dientes Fluido extracelular y dentro de la célula: actividad metabólica: 1% Interviene en: • coagulación de la sangre • contracción muscular • transmisión de impulsos nerviosos • cofactor enzimático • regulación hormonal
FOSFORO
Calcio y Fósforo
Componente estructural: 80-85% huesos y dientes Tejidos blandos y líquido: actividad metabólica: 15 - 20%
• 2 Macrominerales mas abundantes en el organismo
• Metabolismo de la energía: ADP/ATP
• La mayor proporción está en forma combinada en los huesos (81% de Ca3(PO4)2)
• Componente de fosfolípidos, ácidos nucleicos, fosfoproteínas
• Sus requerimientos guardan relación :2:1 - 1:1
• Como fosfato: equilibrio ácido-base • Requerido por los microorganismos para la digestión de la celulosa y la síntesis de proteína microbiana (reciclaje de P vía salivar)
• Prioridad es mantener niveles de Ca: Homeostasis
• Constante intercambio de Ca y P entre huesos y tejidos blandos (lactancia y producción de huevos) • Sus metabolismos están estrechamente vinculados
Regulación del calcio en sangre
• Niveles de Ca en sangre: 1 a 1,25 mmol/l de Ca iónico • Valores menores: estimula la glándula paratiroides para
Ca, P dieta
producir hormona paratiroidea que moviliza el Ca de los
actividad PHT regulada por Ca
huesos para cubrir las necesidades .
Calcitonina inhibe liberación de Ca
Liberación de Ca,P
Acción de la PHT • remoción ósea de Ca y P • síntesis de Vit D activa que promueve la absorción de Ca • Presencia de proteína transportadora de Ca: calbindina • excreción P orina • reabsorción renal de Ca
Ca,P Intest. delg.
Estimula absorción Ca y P (proteína transportadora, calbindina)
riñón
regula producc. 25-OH-D a 1,25(OH)2-D en riñón
Remueve Ca desde matriz ósea
PHT incrementa reabsorción Ca disminuye reabsorción P
6
Fósforo Ante excesos de Ca en la sangre: • • • •
• Si está disponible, se absorbe aunque esté en exceso
Producción de calcitonina (tiroides) Funciones inversas que la PTH Inhibe la remoción ósea Estimula la excreción renal del Ca
• Gran parte de P como fitatos (sales de ácido fítico) en vegetales. Imp. monogástricos • Se excreta por riñón (ppal. monogástricos) o intestino
• Desciende el nivel de Ca en sangre a normal
• Rumiantes: pasaje de plasma a saliva importante fuente de P para el rumen (estimulada por la PHT)
Síntomas de deficiencia
MAGNESIO • Funciones estructurales : 50 -70 % constituyente de
Calcio •Raquitismo: animales jóvenes • Osteomalacia: animales adultos
huesos y dientes • Actividad metabólica:
• Osteoporosis: plena lactación o producción de huevos
Cofactor de reacciones enzimáticas, esencial en el metabolismo de carbohidratos y lípidos
• Fiebre de la leche: vacas lecheras • • • • •
Participa en la transmisión neuromuscular
Fósforo Raquitismo y Osteomalacia Pica: apetito incontrolado Rigidez en las articulaciones y debilidad muscular Trastornos en la reproducción: baja fertilidad Confusión de síntomas por niveles bajo de energía
Mantienen la integridad de las membranas celulares
SODIO y CLORO Absorción del magnesio • Absorción activa en rumen • Absorción pasivao activa en intestino delgado y grueso (colón) Síntomas de deficiencia • Contracciones musculares, temblor, paso vacilante, convulsiones. • En animales pastoreando pastos tiernos y suculentos: tetania, hipomagnesemia o “mal de los avenales” • Relación de síntomas con elevada fertilización con N y K.
Mantienen la presión osmótica
Mantienen el equilibrio ácido-base
Controlan el equilibrio hídrico del organismo
• Na + : principal catión extracelular. Transporte activo de nutrientes a través bomba Na. Interviene: transmisión nerviosa, absorción de azúcares y aminoácidos • Cl- : principal anión extracelular Importante en la secreción gástrica (HCl). Se excreta en orina, y se pierde en el sudor junto a K y Na
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Azufre
Potasio • Contribuye al equilibrio ácido-base • Interviene en la excitabilidad nerviosa y muscular • Metabolismo de los CHOs K+ : principal catión intracelular Absorción en monogástricos: ID en rumiantes: rumen
Constituyente de: • proteínas que contienen los aa: cistina, cisteína y metionina (lanas, plumas, pelos) • Vitaminas biotina y tiamina • Hormona insulina • Coenzima A • Componente estructural de cartílagos, huesos, tendones.
Síntomas de deficiencia: vinculado a deficiencia en aa que contienen S
Principales síntomas de deficiencia Mineral Síntomas de deficiencia Ca y P • Raquitismo y osteomalacia. • Disminución: crecimiento y apetito producción de leche cantidad y calidad de huevos Ca • Fiebre de la leche P • Desórdenes reproductivos en hembras Mg • Hiperirritabilidad. Tetania de los pastos. • Disminución del crecimiento. • Disminución en tamaño del huevo Na • Rápidas pérdidas de peso. • Reducción en la producción de leche. Inapetencia. K/Cl • Disminución de apetito y retraso en el crecimiento S • Impide o retrasa el crecimiento de tejidos ricos en queratinas (cuernos, pelos, lana)
Síntomas de excesos
MICROMINERALES Calcificación de tejidos blandos • Reduce absorción de Zn en mon • Alteraciones metabólicas • Excesos muy altos: diarreas • Anorexia, perdida de peso. • Reducen absorción de Mg • Aumenta las necesidades de Cu • Disminuye población m.o rume
HIERRO • Elementos que están presentes en los tejidos corporales y en los alimentos en cantidades micro o trazas, < que 0.01%, en gral se expresan en ppm.
Constituyente de la hemoglobina. Función en el transporte de electrones (citocromos) Cofactor de sistemas enzimáticos: catalasas, peroxidasas
• A pesar de encontrarse en pequeñas cantidades, producen significativos efectos biológicos
Metabolismo: transportado como transferrinas y almacenado como ferritina y hemosiderina.
•
16 elementos son considerados esenciales, se discutirán solo algunos que están directamente involucrados en problemas prácticos de nutrición animal.
Síntoma de deficiencia: Anemia: pérdida de apetito, crec. lento animales jóvenes alimentados a base de productos lácteos, lechones en sistemas confinados
•
Cofactores en reacciones enzimáticas o componentes de enzimas
Excesos: muy difícil. Pérdida apetito, menor crecimiento, deficiencia en P.
8
COBRE • Necesario para formación hemoglobina, formando parte de la ceruplasmina que interviene en la liberación del Fe de las células al plasma • Cofactor de varios sistemas enzimáticos: componente de citocromo oxidasa, superoxidasa dismutasa • Componente de pigmentos: turacina (pig. de plumas) • Hígado es el principal reservorio Síntomas de deficiencia: Anemia, retraso en el crecimiento, infertilidad, despigmentación. Deprime sistema inmune (queratoconjuntivitis, mastitis, pietín)
MOLIBDENO Constituyente de enzimas • Xantina oxidasa, (metabolismo de las purinas) • Aldehído oxidasa • Sulfito oxidasa Síntomas de deficiencias: disminución del crecimiento Excesos: diarreas y pérdidas de peso
Excesos: lesiones en hígado envenenamiento en ovinos, muy susceptibles
COBALTO
MANGANESO
• Constituyente de la cianocobalamina (Vit B12 esencial para la metilmalonil CoA mutasa) • Rumiantes: síntesis de Vit B12
• Constituyente de metaloenzimas • Cofactor de enzimas (glicosil transferasa) que actúa en la formación del cartílago esquelético
Síntomas de deficiencia: Disminución del apetito, pérdida de peso. Síntomas de déficit de Vit B12
Síntomas de deficiencia: Es rara la deficiencia en animales en pastoreo. Problemas reproductivos, retraso en el crec. Aves - perosis o “tendón luxado”, mal formación de los huesos de las extremidades (también por exceso de Ca y P o deficiencia de colina)
Excesos: menor consumo de agua, crecimiento lento, perdida de peso
Excesos: descenso en la absorción de Fe
YODO
ZINC
• Participación en la síntesis de hormonas tiroideas (regula la tasa metabólica)
• Cofactor de más de 100 sistemas enzimáticos • Requerido para la síntesis de proteína ligada al retinol • Es fundamental para la función inmunitaria
Síntomas de deficiencias: Agrandamiento de la glándula tiroides, disminuye su función y en consecuencia trastornos reproductivos Especies del género Brassica, sustancias bociógenas Excesos: disminución del apetito
Síntomas de deficiencia: Retardo en el crecimiento, Paraqueratosis (cerdos-Ca) Problemas reproductivos (espermatogénesis) Excesos: reducen consumo y pueden provocar déficit de Cu
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SELENIO • Componente de la enzima glutatión peroxidasa (enzima que cataliza la eliminación del peróxido de hidrógeno con lo que protege a las membranas de la oxidación) • Facilita la absorción de Vit.E, colabora con la retención de Vit.E en el plasma
Principales funciones de microminerales MINERAL • HIERRO • COBRE • COBALTO
• •
MANGANESO
Síntomas de eficiencias: distrofia muscular o enfermedad del músculo blanco (degeneración de músculo esquelético y cardíaco. En aves: diátesis exudativa (se lesionan las membranas celulares)
• • SELENIO • ZINC
YODO
• •
FUNCION Transportador de oxígeno (hemoglobina). y catalizador de los fenómenos de óxidoreducción-citocromos. Oxígeno-transportador y catalizador de las oxidaciones. Forma parte de numerosos sistemas enzimáticos. Componente De la cianocobalamina (Vit B12) Activador enimático (kinasas, hidrolasas, transferasas y decarboxilasas) y componentes de metaloenzimas. Sintesis de mucopolisacáridos Componente de la glutation peroxidasa, protegiendo a los tejidos contra los daños oxidativos (antioxidante) Componente de metaloenzimas (anhidrasa carbónica, carboxipeptidasas, RNA y DNA polimerasas). Rol en la síntesis de DNA y ác.nucleicos Constituyente de la tiroxina, componente principal de la hormona tiroidea.
Excesos: alteración aparente de visón, anorexia.
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