Archivos Latinoamericanos de Produccion Animal Asociacion Latinoamericana de Produccion Animal ISSN: 1022-1301 EISSN: 2075-8359 Vol. 15, Num. 4, 2007, pp. 128-133

Archivos Latinoamericanos de Producción Animal, Vol. 15, No. 4, 2007, pp. 128-133

¿Es la digestibilidad ileal aparente de aminoácidos determinada en ratas un predictor del efecto del procesamiento en harina de pescado?

Is it the apparent ileal aminoacids digestibility in rats a predictor of heating effect of fishmeal?

M. Gutiérrez Coronado¹, L. Garcia-Rico, F. Vázquez-Ortiz, Y. López-Franco y P. García-Andrade

Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. 0.6. Apartado Postal # 1735. Hermosillo, Sonora, México. C.P. 83000

Recibido Marzo 1, 2006. Aceptado Junio 7, 2007.

Code Number: la07019

ABSTRACT

The aim of the study was to determine the ileal apparent digestibility of aminoacids through a rat bioassay, as a predictor of the effect of processing (pelletized, extrusion) of fishmeal (FM1 y FM2). A model animal of 24 male Sprague-Dawley rats (190 g bodyweight) was used. Rats were alloted into two groups and house individually in stainless stell wire-bottomed cages in a room maintained at 25ºC with a 12 h light/dark cycle and were fed diets containing fishmeal (FM1 or FM2) as the sole protein source. Chromic oxide (0.4%) was included in the diet as an indigestible marker. The rats were trained to consume the diets over a single three hours period (8:30-11:30 h) for seven days. Then the experimental diets were offered for other seven days. In the last three experimental days feeding times were staggered to allow the killing of the rats within five minutes. The ileal A.A digestibility (%) for FM1 and FM2 were respectively: lysine 89, 87; methionine 86, 85; histidine 82, 85; phenyilalanine 82, 86; tyrosine 84, 80; threonine 78, 72; leucine 87, 87; isoleucine 83, 84; valine 87, 89; aspartic ac. 71, 73; serine 76, 73; glutamic ac. 85, 83; glycine 75, 72; alanine 86, 84; arginine 85, 86. The high ileal digestibility values reflect that both samples of fishmeals were of good quality. There were no significant differences in ileal AA digestibility values between the two fishmeals analyzed, despite of the higher temperature generated during the extrusion process. The ileal AA digestibility is not a good predict— tor for the adequacity of thermal processing, since AA suffering thermal damage are capable of being absorbed but are inefficiently utilized, recommending to take out studies related to AA availability, specially for lysine.

Key words: Ileal Digestibility, Aminoacids, Fishmeal, Pelletized, Extrusion, Rats.

RESUMEN

El objetivo del estudio fue determinar la digestibilidad ileal aparente de aminoácidos a través de un bioensayo con ratas, como predictor del efecto del procesamiento (peletizado y extrusión) en harina de pescado (HP1, HP2). Se utilizó un modelo animal de 24 ratas Sprague-Dawley de 190 g de peso inicial divididas en dos grupos, ofreciéndoles una dieta conteniendo harina de pescado como fuente proteica y 0.4% de óxido de cromo como marcador. Se alojaron individualmente en jaulas de acero inoxidable, bajo condiciones controladas y con libre acceso al agua. Las ratas fueron entrenadas para consumir alimento por tres horas (8:30 a 11:30 h) durante 7 días. Las dietas experimentales se ofrecieron por 7 días más. Los tres últimos días experimentales el alimento se introdujo en forma desfasada, sacrificando las ratas cuatro horas después de iniciada la alimentación. Los porcentajes de digestibilidad ileal para HP1 y HP2 fueron respectivamente: lisina 89, 87; metionina 86, 85; histidina 82, 85; fenilalanina 82, 86; tirosina 84, 80; treonina 78, 72; leucina 87, 87; isoleucina 83, 84; valina 87, 89; ac aspártico 71, 73; serina 76, 73; ac glutámico 85, 83; glicina 75, 72; alanina 86, 84; arginina 85, 86. No se encontró diferencia significativa en los valores de digestibilidad ileal de AA, a pesar de la temperatura más alta que se genera durante la extrusión. La digestibilidad ileal no es un buen predictor de la pertinencia del tratamiento térmico, ya que los AA que sufren daño térmico se pueden absorber pero no utilizar en síntesis de proteínas corporales. Se recomienda realizar estudios de disponibilidad de AA, especialmente de lisina.

Palabras clave: Digestibilidad Ileal, Aminoácidos, Harina de Pescado, Peletizado, Extrusión, Ratas.

Introducción

En un gran número de países las materias primas de origen animal, como la harina de pescado (HP), juegan un papel muy importante en la formulación de dietas, suministrando aminoácidos (AA) esenciales a animales en etapa de desarrollo. La calidad de estas materias primas difiere grandemente entre lugares, origen y procedencia. Además, la digestibilidad y disponibilidad de los AA son afectadas por la forma en que las harinas son preparadas, procesadas y almacenadas (Knabe et al., 1989). El conocimiento de estos factores es limitado, en especial lo referente al efecto del tratamiento térmico. Se dispone de poca información que permita predecir el efecto de este tratamiento en la digestibilidad y disponibilidad de los AA, a pesar de que un amplio rango de temperaturas y tiempo de duración del tratamiento térmico se aplican a las proteínas de origen animal (Mora-Cornejo et al., 2000). Además de que el efecto del procesamiento en la digestibilidad aparente de los AA depende del ingrediente analizado (Cheng and Hardy, 2003).

La digestibilidad ileal de los AA de un lote específico de HP se puede evaluar utilizando cerdos canulados en el ileon y alimentados con el ingrediente en cuestión. Sin embargo, este es un procedimiento caro y de larga duración. Se ha desarrollado un procedimiento más barato que utiliza ratas, y su aplicabilidad a cerdos ya ha sido demostrada para otras harinas de subproductos de origen animal (Donkoh et al., 1994; Pearson et al. 1999). Por lo que el objetivo del presente trabajo fue determinar la digestibilidad ileal aparente de aminoácidos a través de un bioensayo con ratas, como predictor del efecto del procesamiento (peletizado y extrusión) en harina de pescado, para su uso en la alimentación de cerdos.

Materiales y Métodos

El bioensayo realizado se llevó a cabo en la Unidad Metabólica Animal del Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C., localizado en la ciudad de Hermosillo, Sonora, México, de acuerdo a los lineamientos acerca del cuidado y uso de animales de experimentación estipulados por el Comité deÉtica de la Institución. Se evaluó harina de pescado de origen sudamericano super-prime, sometida a dos procesos industriales: peletizado con vapor y extrusión. La harina de pescado peletizada (HP1) y extruida (HP2) fueron proporcionadas por una compañía de alimentos balanceados. La descripción de su composición química y perfil de aminoácidos, determinados en el laboratorio, se muestra en el Cuadro 1. El peletizado con vapor utiliza humedad, calor y presión. El vapor es añadido a la harina de pescado para incrementar el contenido de humedad de 15 a 18% y la temperatura de 70 a 85°C. Mientras que la extrusión utiliza una combinación de presión, calor y fricción, generándose temperaturas de 90 a 150°C por la fricción en el extrusor. Además el contenido de humedad es mayor que en el peletizado (1821%), requiriendo de un secado a altas temperaturas por periodos prolongados de tiempo.

Dietas y Alojamiento de Animales

Se utilizó un modelo animal de 24 ratas macho Sprague-Dawley de aproximadamente siete semanas de edad y 190 ± 5 g de peso inicial promedio divididas en dos grupos, alimentadas con las dietas experimentales conteniendo HP1 (grupo 1) y HP2 (grupo 2) como única fuente proteica y 0.4% de óxido de cromo como marcador no digestible (Cuadro 2). La asignación de las dietas a las unidades experimentales (ratas) fue aleatoria. Las ratas fueron alojadas individualmente en jaulas de acero inoxidable a 25ºC, una humedad relativa de 50 a 65%, ciclo de luz-oscuridad de 12 horas y libre acceso al agua (Arrington, 1972).

Alimentación

Las ratas fueron alimentadas con una dieta a base de caseína por tres días para su adaptación a la llegada al bioterio y fueron entrenadas para consumir la dieta por un período de tres horas (8:30 a 11:30 h) durante siete días. Posteriormente se suministraron las dietas experimentales, las cuales se ofrecieron por siete días más por el periodo de tres horas al que fueron entrenadas, ya que la mayor excreción de cromo es diurna. Durante los últimos tres días del período experimental la introducción del alimento se hizo en forma desfasada (dos minutos entre rata y rata), de tal forma que las ratas se sacrificaran cuatro horas después del inicio de la alimentación.

Cuadro 1. Composición química de harina de pescado peletizada y extruida (%)

¹ = Nitrógeno no proteico

Colección de la Muestra de Digesta Ileal

Al término del suministro de las dietas experimentales las ratas fueron anestesiadas con cloroformo confinadas en un desecador. Se trasladaron a una cama de cirugía y la cavidad abdominal se abrió para identificar la parte final del intestino delgado (ileon), removiéndose la digesta por resección de un segmento ileal de 20 cm a partir de la válvula ileo-cecal, por perfusión intraluminal con agua destilada. Las muestras fueron secadas en un liofilizador de charolas, se molieron en un mortero y se congelaron a -20ºC. Se combinaron muestras ileales de tres ratas, conformándose cuatro grupos para la HP1 y cuatro grupos para la HP2, de tal forma que se obtuvieron ocho muestras de digesta ileal para analizar.

Análisis Químicos

La composición química de las harinas de pescado fue determinada por las técnicas oficiales del AOAC (1990). A las muestras de digesta ileal, así como a las dietas ofrecidas se les determinó cromo y aminoácidos. Cromo se determinó por espectroscopia de absorción atómica (Espectrofotómetro VARIAN Spectra AA-20) y digestión de las muestras por energía de microondas MDS-81D (Corp., Matthews, NC, USA) de acuerdo a la metodología de Garcia-Rico et al., (1999). Los aminoácidos se determinaron en un Cromatógrafo VARIAN 9012 según el método de Vázquez et al., (1997).

La estimación de la digestibilidad aparente ileal de AA se calculó por el método indirecto del marcador óxido de cromo, de acuerdo a la siguiente fórmula: D = 1 - (a x d)/ (b x c), donde D = digestibilidad, a =marcador en la dieta, b = aminoácidos en la dieta, c = marcador en la digesta ileal, d = aminoácidos en la digesta ileal (McDonald et al., 1991).

Análisis Estadístico

Las variables fueron la digestibilidad ileal de los AA de las harinas de pescado 1 y 2. Se utilizó un modelo estadístico lineal y se probó la hipótesis de sí hay o no diferencia en los valores de digestibilidad ileal de los AA entre las harinas de pescado evaluadas. A los resultados obtenidos se les realizó un análisis descriptivo y se sometieron a un análisis de varianza de una vía, con un nivel de significancia de 0.05 usando el programa estadístico NCSS 6.0 (Number Cruncher Statistical System for Window, Kaysville, Utah).

Resultados y Discusión

Los valores de digestibilidad ileal aparente de los AA analizados en este estudio se muestran en el Cuadro 3. De acuerdo al análisis estadístico realizado, no se encontró diferencia significativa en los valores de digestibilidad ileal para ninguno de los AA analizados, a pesar de que durante el proceso de extrusión se generan temperaturas más altas por la fricción en el extrusor. Sin embargo, si se encontró una tendencia numérica de disminución en la digestibilidad ileal de la mayoría de los AA de la harina de pescado extruida. Estos resultados coinciden con un estudio realizado por Van Barneveld et al., (1994) con chícharos (Pisum sativum) tratados térmicamente de 100 a 165ºC, en el que no se encontró diferencia significativa para los valores de digestibilidad ileal de la mayoría de los AA, pero si un decremento gradual en la digestibilidad ileal a temperaturas altas de procesamiento. Inicialmente la aplicación de calor mejoró la digestibilidad de 75% en chícharos crudos a 82% en chícharos calentados a 110ºC, después declinó gradualmente a 78% (135ºC), 75% (150ºC) y a 62% en chícharos (Pisum sativum) calentados a 160 ºC. Booth et al. (2002), encontraron que los coeficientes de digestibilidad aparente de nitrógeno determinados en tres dietas para pescado, que fueron peletizadas en frio, peletizadas al vapor y extruídas, respectivamente, no se vieron afectados por el procesamiento. Sin embargo, la ganancia de peso y la velocidad de crecimiento de los pescados alimentados con la dieta peletizada al vapor fueron superiores a los alimentados con la dieta extruída, evidenciando la mejor calidad nutricional de la harina peletizada con respecto a la extruída. De igual manera, Cheng y Hardy (2003), reportaron que el proceso de extrusión redujo el coeficiente de digestibilidad aparente de proteína de soya, cebada y trigo en estudios realizados en trucha. Geoff y Booth (2004), en estudios realizados en pescado, observaron que la extrusión mejoró grandemente la digestibilidad de proteína de chícharos, en menor grado la de soya y que fue detrimental para canola. Estos estudios evidencian la importancia de que la digestibilidad ileal de AA no predice un posible daño térmico y que depende tanto de la materia prima analizada como de la especie utilizada en el bioensayo.

Cuadro 3. Comparación de medias de la digestibilidad aparente ileal de aminoácidos de harina de pescado peletizada y extruida (%)¹

En este estudio se encontraron tendencias a la baja en los porcentajes de digestibilidad ileal para algunos AA de la HP2. Este decremento en digestibilidad se puede deber ya sea a un tratamiento térmico insuficiente o a un exceso de calor aplicado (Parson et al., 1992). Un tratamiento térmico inadecuado provoca un decremento en la digestibilidad de todos los AA, mientras que un tratamiento térmico excesivo reduce la digestibilidad de algunos AA en especial de lisina. En este estudio se obtuvieron reducciones numéricas para HP2 en la digestibilidad de la lisina, así como también de metionina, tirosina, serina, glutámico, glicina y alanina. La digestibilidad de lisina se redujo de 89 a 87%. Esta digestibilidad reducida de lisina se puede deber tanto a la destrucción del AA, ya que se obtuvo 3.2% de pérdida, como a la reducción de la digestibilidad de la lisina que no ha sido destruida (Parson et al., 1992). De igual manera, la digestibilidad de tirosina se redujo de 84 a 80% con un porcentaje de pérdida de 8.5. Para el caso de histidina y arginina que presentan también los porcentajes más altos de pérdidas (10.96 y 6.28% respectivamente), la digestibilidad ileal se incrementó de 82 a 85% y de 85 a 86% respectivamente, indicando que el remanente de estos AA que no han sido destruidos no se ven afectados en su digestibilidad en el ileon.

El AA más digestible para HP1 fue lisina (89%) y para la HP2 valina (89%), coincidiendo este último con lo reportado por Cervantes et al. (1997), Knabe et al. (1989) y Paraska, (2002), donde la lisina no es el AA más digestible del perfil de AA analizados en harina de pescado. Ambos porcentajes de digestibilidad de lisina caen dentro del rango reportado por Whittemore (1998) de 85-95%, considerándose harinas de pescado con digestibilidad media de lisina. Resultados similares se encontraron para metionina con digestibilidades de 86 y 85%, estando dentro del rango reportado por Whittemore (1998) de 85-95%. Las digestibilidades más bajas fueron para aspártico (71,73%), glicina (75, 72%) y treonina (78, 72%), concordando con las harinas analizadas por Knabe et al., (1989) y Paraska (2002), pero no con los resultados de Cervantes et al., (2000). Sin embargo, los valores reportados por este último autor son muy homogéneos y no presentan la variabilidad típica de las digestibilidades determinadas en el ileon. La baja digestibilidad de la glicina se puede deber a que este AA es uno de los principales componentes de la proteína endógena. En general, los valores encontrados en este estudio, los cuales se obtuvieron de un bioensayo con ratas y utilizando la técnica del sacrificio para la colección de la muestra ileal, coinciden con los valores consultados en la literatura, los cuales se obtuvieron utilizando cerdos canulados.

Se ha reportado que la aplicación de calor a las proteínas puede inducir cambios en su molécula que tienen poco efecto en su digestibilidad pero deja a los aminoácidos absorbidos menos disponibles (Hurell y Carpenter, 1981). Después de la digestión, los aminoácidos alterados por el calor pueden ser metabolizados en las paredes intestinales y por consiguiente no absorberse en la sangre portal. Numerosos estudios muestran que algunos de los compuestos formados por las proteínas con la aplicación de calor, tales como compuestos de Maillard (fructuosolisina) o isopéptidos formados por enlaces cruzados proteína-proteína pueden ser digeridos pero son ineficientemente utilizados (Bjarnason y Carpenter, 1970; .Hurell y Carpenter, 1974).

La digestibilidad aparente ileal no es lo suficientemente sensible para detectar daños en los aminoácidos por efecto de un tratamiento térmico excesivo, en especial de lisina, ya que por su estructura química es el AA más termolábil (Van Barneveld et al., 1994; Moughan et al., 1996). La lisina dañada forma compuestos que se pueden absorber, por lo que la digestibilidad ileal no se afecta, pero no se pueden utilizar para síntesis de proteína (Batterham, 1994). Se recomienda llevar a cabo la determinación de lisina disponible para poder elucidar si la lisina sufrió daños durante el procesamiento térmico de las harinas de pescado analizadas (Moughan, 2005). Algunos AA como la valina, leucina e isoleucina, los cuales son metabolizados en el músculo, más que en el hígado, son menos sensibles a dañarse durante el procesamiento y la digestibilidad ileal si puede reflejar determinar sus valores de disponibilidad en proteísu disponibilidad. Para treonina triptofano y nas dañadas térmicamente. fenilalanina, al igual que para lisina, es necesario

Conclusiones

No se encontró diferencia significativa en los valores de digestibilidad ileal de AA para la harina de pescado peletizada y harina de pescado extruída, pero si una tendencia numérica ligeramente más alta para la harina de pescado extruída. A pesar de que el número de muestras analizadas fue pequeño, los resultados de este estudio evidencian que la digestibilidad ileal aparente de aminoácidos no es un buen predictor de daño térmico en proteínas tratadas térmicamente. Se recomienda realizar estudios de disponibilidad de AA con la medición de digestibilidad ileal verdadera, específicamente para lisina.

Literatura Citada

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