Anteproyecto
- 1. COMPOSICIÓN DE LA GRASA DE LA LECHE EN DIFERENTES GRUPOS RACIALES DE VACAS Y CABRAS MANEJADAS BAJO DIFERENTES SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN DR. JOSÉ LUIS ESPINOZA VILLAVICENCIO, MC. RICARDO ORTEGA PÉREZ, DR. ALEJANDRO PALACIOS ESPINOSA, DR. ARIEL GUILLÉN TRUJILLO INTRODUCCIÓN La leche es uno de los alimentos más completos para el ser humano, dadas las características de sus nutrimentos. Es una importante fuente de nutrientes ricos en energía, en proteína de alta calidad y en minerales y vitaminas. La materia grasa es la que más contribuye al contenido energético y es una fracción que influye en gran parte en las propiedades físicas, las características de procesado y la calidad organoléptica de la leche y de los productos lácteos. Además, de todos los componentes principales de la leche, la materia grasa es la fracción más variable y su síntesis es afectada por varios factores, especialmente nutritivos y ambientales (Bauman et al., 2001). La grasa láctea es posiblemente la más compleja de la grasa comestibles. En ella se han detectado cerca de 40 ácidos grasos (AG) diferentes con longitudes de cadena que van desde C2 hasta C28, incluyendo pares, impares, saturados, insaturados, cis y trans (Ledoux et al., 2005). Las relaciones entre nutrición y salud humana han sido estudiadas extensamente en los últimos años, como consecuencia de la creciente preocupación de los consumidores por la seguridad alimentaria, pero también por las posibilidades de utilización de la dieta como vehículo para la ingestión de nutrientes que han demostrado poseer efectos favorables en la prevención y el control de enfermedades. Desde este punto de vista, los lípidos constituyen una fracción de la dieta particularmente significativa, al haber sido relacionados con innumerables enfermedades (Martínez, 2007). Algunos de los AG de la leche han mostrado tener propiedades interesantes para la salud de los consumidores, especialmente el ácido butírico (C4:0), el ácido vaccénico (trans-11, C18:1), y los ácidos linoleicos
- 2. conjugados (CLAs, C18:2) (Palmquist, 1988). El término ácido linoleico conjugado (CLA), incluye a un grupo de isómeros del ácido linoleico con un arreglo conjugado en los dobles enlaces. Esto quiere decir que los dobles enlaces del ácido graso se encuentran separados por un átomo de carbono, y no por dos, como ocurre en el ácido linoleico. Aunque estos isómeros conjugados del ácido linoleico se encuentra ampliamente distribuidos en la naturaleza, sus concentraciones son muy bajas en la mayoría de los alimentos, excepto en la leche y carne de los rumiantes (Khanal y Olson, 2004) . Los isómeros de mayor importancia biológica son el CLA cis-, trans-11 cuyo nombre trivial es ácido ruménico (Ellen et al., 2004) y el CLA trans-10, cis-12 . Dentro de sus principales efectos se destacan su potente actividad anticarcinogénica, antiateroesclerótica, antidiabética, aumento de la respuesta inmune (Khanal y Olson, 2004). Los componentes mayores de la leche (principalmente la grasa) no son estáticos y varían con la raza, número de parto, frecuencia de ordeño y el estado fisiológico y factores nutricionales (Palmquist et al., 2005). Estos factores pueden ofrecer caminos prácticos para modificar la composición de la leche. Factores como el nivel de producción de leche y grasa, la concentración de grasa en la leche, la raza, la etapa de la lactancia y el número de partos tienen una influencia muy baja sobre la composición de la grasa y por ello no es necesario tenerlos en cuenta para diseñar estrategias que busquen incrementar el contenido de CLA (Lock et al., 2005). La dieta es el factor más importante y con su manipulación se pueden obtener incrementos de más de ocho veces en la concentración de CLA (Dihman et al., 1999). La leche de vacas alimentadas con forrajes verdes frescos, especialmente aquellos que se consumen bajo pastoreo, han mostrado una mayor proporción de AG insaturados en relación a los saturados, con una mayor cantidad de AG poliinsaturados (en particular C18:2 cis-9, trans-11) que las vacas alimentadas con dietas basadas en ensilajes (Elgersma et al., 2006). En México, la producción lechera de la explotación de ganado bovino de razas especializadas. Se desarrolla en todo su territorio, se realiza en sistemas que van
- 3. desde el tecnificado hasta los de subsistencia en una misma región. Se distinguen, de forma general, cuatro sistemas: el especializado, el semiespecializado, el de doble propósito y el familiar o de traspatio. En algunos de ellos, principalmente en el sistema de doble propósito con genotipos producto de cruzas de razas especializadas con ganado cebú y como en el caso de muchos ranchos de Baja California Sur que explotan bovinos criollos o cruzas indefinidas, la alimentación se basa exclusivamente en forrajes producidos en pradera y/agostadero, principalmente después de la temporada de lluvias. Una parte de los derivados de la leche que se consume en México, principalmente quesos y dulces proviene de la leche cabras manejadas bajo sistemas de producción extensivos. Con base en los antecedentes anteriores se plantea la hipótesis de que la grasa de la leche producida bajo las condiciones de alimentación en pastoreo tiene una composición diferente en su contenido de ácidos grasos que los lípidos de leche producida por vacas y cabras alimentadas con forrajes henificados y concentrados en los sistemas tradicionales de producción intensiva. Por las razones anteriores, el objetivo del presente trabajo es determinar la composición de la grasa de la leche en diferentes grupos raciales de vacas y cabras mantenidas bajo distintos sistemas de alimentación. REVISIÓN DE LITERATURA Usualmente, las dietas consumidas por los rumiantes contienen solo 4 a 6% de lípidos. Sin embargo, estos nutrientes son parte importante de la ración de los rumiantes porque contribuyen directamente con casi el 50% de la grasa de la leche y son la fuente más concentrada en energía en los alimentos. En los forrajes solo se encuentran pequeñas cantidades de lípidos (Wattiaux y Grummer, 2001). Los triglicéridos se encuentran principalmente en los granos de cereales, semillas oleaginosas y grasas de origen animal. Los glicolípidos son una segunda clase de lípidos encontrados principalmente en los forrajes (gramíneas y leguminosas). Los fosfolípidos, tienen una estructura parecida a los triglicéridos con la excepción de que uno de los tres ácidos grasos ha sido reemplazado por un fosfato ligado a otra estructura compleja; son componentes menores en los alimentos, encontrados
- 4. principalmente en las bacterias del rumen (Wattiaux y Grummer, 2001). Los ácidos grasos comunes encontrados en los lípidos de plantas varían de 14 a 18 carbonos. Los lípidos de plantas típicamente contienen 70 a 80% de ácidos grasos insaturados. Por otro lado, las grasas de origen animal contienen 40-50% de ácidos grasos saturados. El grado de saturación tiene un efecto marcado en el modo de digestión por los animales (Wattiaux y Grummer, 2001). En los últimos 15 años, una gran cantidad de investigaciones han evaluado los efectos de la dieta sobre la proporción de los ácidos grasos de la leche, particularmente la concentración de ácido linoleico conjugado (CLA) y ácidos grasos n−3 (Palmquist et al., 2005). Siendo los isómeros de mayor importancia biológica, el CLA (cis-9, trans-11) cuyo nombre trivial es ácido ruménico y el CLA (trans-10, cis-12; Palmquist, 1988). Se ha intentado incrementar en la leche la cantidad de ácido ruménico, específicamente el isómero cis-9, trans-11 y el ácido vaccenico (VA, 18:1 trans-11). El ácido ruménico encontrado en la grasa de la leche, es básicamente un producto de la síntesis endógena en la glándula mamaria, que utiliza como substrato al ácido vaccenico producido en el rumen como resultado de la biohidrogenación incompleta de los ácidos grasos linoleico y α-linolénico (Kay et al., 2004). Este ácido es también un intermediario de la biohidrogenación incompleta del ácido linoleico, parte se escapa del rumen y provee el remanente de ácido ruménico encontrado en la grasa de la leche (Rico et al., 2007). La grasa de la leche es, posiblemente, la más compleja de las grasas comestibles. En ella se han detectado cerca de 400 ácidos grasos diferentes, con longitudes de cadena que van desde C2 hasta C28, incluyendo pares, impares, saturados, insaturados, cis y trans (Ledoux et al., 2005). Tanto la grasa de la leche y de la carne de los rumiantes juegan un papel importante en la nutrición humana (Parodi, 2004). Sin embargo, la grasa de rumiantes contiene un nivel bajo de ácidos grasos poliinsaturados (PUFAs) y una proporción relativamente alta de ácidos grasos saturados (láurico, mirístico y palmítico) los cuales tienen efectos potenciales adversos sobre la salud humana, siendo considerados como factor de alto riesgo para la enfermedad coronaria del corazón, aterosclerosis, y agudeza visual,
- 5. (Berner, 1993; Knapp et al., 2003). Por otro lado, también se ha reportado que los PUFA aportan beneficios a la salud (Lock y Bauman, 2004) participando en el desarrollo del mejoramiento neural, reduciendo la inflamación, arritmia y los niveles de triglicéridos en la sangre, así como su potente actividad anti-carcinogénica, anti-diabética (diabetes tipo II), aumento de la respuesta inmune, aumento de la mineralización ósea, y efectos lipolíticos y antilipogénicos (Belury, 2002). Por las razones anteriores, se han realizado recomendaciones para incrementar el consumo de n-3 PUFA, tal como ácido eicosapentaenoico (EPA) y ácido docosahexaenoico (DHA) en la dieta humana (National Academy of Sciences, 2002). Sin embargo, se ha demostrado que los lípidos en las raciones del ganado son ampliamente hidrolizadas en el rumen donde los ácidos grasos insaturados, específicamente el ácido linoleico y ácido linolénico, son isomerizados y reducidos a ácido esteárico por las bacterias del rumen (Kepler et al., 1966; Harfoot and Hazlewood, 1997; Wattiaux y Grummer, 2001). De tal manera que, los PUFAs al no ser sintetizados por los tejidos en el rumiante (Chilliard et al., 2000), su concentración en la leche y carne dependerá de la cantidad que escapa de la biohidrogenación ruminal y que es absorbida en el intestino delgado (Chilliard et al., 2000; Wattiaux y Grummer, 2001). Con el fin de aumentar el contenido de n-3 PUFAs en los productos de origen animal para el consumo humano como la leche y la carne, Dewhurst et al. (2006) realizaron investigaciones en esta área indicando un incremento importante en los niveles de ácidos grasos monoinsaturados y PUFAs en la leche producida por vacas alimentadas con dietas que contienen una proporción alta de forraje; aún cuando los forrajes contienen niveles de lípidos relativamente bajos, son con frecuencia la principal fuente de ácidos grasos en la dieta de rumiantes. En otro estudio se demostró que las concentraciones de CLA y trans 18:1 en la leche de vacas estuvieron correlacionadas positivamente con la proporción de alfalfa en la dieta (Castillo et al., 2006). Por otro lado, se ha demostrado también que el pastoreo de rumiantes en agostaderos en donde el consumo de alimentos se limita a forrajes nativos incrementa el contenido de CLA en la leche hasta en un
- 6. 500% comparada con la producida por vacas lecheras alimentadas con dietas integrales especiales para bovinos productores de leche (Dhiman et al., 1999). MATERIALES Y MÉTODOS Localización del área de estudio El presente trabajo se llevará a cabo en ranchos ganaderos ubicados en el municipio de La Paz y Comondú ubicados entre las coordenadas geográficas 26º24'16" - 22°52'52.27 N y 109°54'49 O (DGTENAL, 1980). Se seleccionarán tres explotaciones con ganado bovino Criollo, dos de ellas manejadas bajo condiciones de agostadero y la tercera en estabulación. Al mismo tiempo se utilizarán vacas Holstein de hatos con un sistema de alimentación a base de forraje verde en pradera y animales de establos en los cuales la alimentación se basa en forraje henificado y concentrado comercial. Diseño del estudio Experimento I. Durante los meses de octubre y noviembre se colectarán muestras de leche (10 mL) en tubos estériles de 10 vacas criollas alimentadas con alfalfa henificada y de 30 vacas de la misma raza alimentadas en pastoreo bajo condiciones de agostadero. Las vacas serán seleccionadas de acuerdo al número de parto (2 a 5) y a la etapa de su lactancia (entre los 60 y 150 días, aproximadamente). Los tratamientos quedarán constituidos por el sistema de alimentación (Tratamiento 1 = vacas alimentadas con forrajes del agostadero; Tratamiento 2 = vacas alimentadas con alfalfa henificada). Experimento II. Durante el mismo periodo de octubre a noviembre se colectarán muestras de leche (10 mL) en tubos estériles de 30 vacas Holstein manejadas bajo un sistema de alimentación a base de forraje verde en pastoreo (Tratamiento 1) y de 30 vacas de la misma raza explotadas bajo condiciones intensivas con una alimentación basada en heno de alfalfa y concentrado comercial. Como en el experimento I, las vacas serán seleccionadas de acuerdo al número de parto (2 a 5) y a la etapa de su lactancia (entre los 60 y 150 días, aproximadamente). Experimento III. Durante los meses de marzo a mayo se colectarán muestras de
- 7. leche (10 mL) en tubos estériles de 50 cabras manejadas en un sistema de alimentación bajo pastoreo en agostadero (Tratamiento 1). Durante el mismo periodo se tomarán 50 muestras de leche de cabras alimentadas bajo condiciones de estabulación con alfalfa henificada (Tratamiento 2). Las cabras serán seleccionadas de acuerdo al número de parto (2 a 5) y a la etapa de su lactancia (entre los 60 y 150 días, aproximadamente). En los tres experimentos, las muestras se colocarán en hielo después de la colección, una vez en el laboratorio se preservarán con bronopol-B2 y se almacenarán a 4ºC para determinar el contenido de grasa, proteína (Dhiman et al., 1999), lactosa y sólidos totales (Cattaneo et al., 2006; Žan et al., 2006) mediante una analizador infrarrojo (Cattaneo et al., 2006; Žan et al., 2006). La grasa de la leche será separada seguida por la transmetilación para producir metil ésteres de acuerdo a lo establecido por Feng et al. (2004). El análisis para separar los metil ésteres se hará por cromatografía de gases con una columna 200 m CP-Select CB (Varian Inc.). La temperatura inicial de 70 °C (durante 1 minuto) se incrementará a 225°C (durante 15 minutos) a una tasa de 1°C por minuto. Los ácidos grasos individuales se identificarán determinando el tiempo de retención usando estándares puros (Sigma-Aldrich) y expresados como porcentaje del total de ácidos grasos detectados como metil ésteres. Todos los análisis de laboratorio serán elaborados en el laboratorio de lípidos del Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste. Análisis estadístico Las variables a evaluar son el porcentaje de grasa, proteína, lactosa y sólidos totales de la leche. En la grasa de la leche se evaluará también la proporción de ácidos grasos (mg/100) saturados, insaturados, poliinsaturados, ácido vaccénico, ácido ruménico, omega-3, omega-6 y la relación de omega-6:omega-3. Los datos serán analizados a través de ANOVAS mediante el procedimiento GLM de SAS, previa transformación logarítmica de los datos (Steel y Torrie, 1985) y una prueba de Tukey para comparación de medias (SAS, 2001).
- 8. LITERATURA CITADA Belury, M. A. 2002. Dietary conjugated linoleic acid in health: Physiological effects and mechanisms of action. An Rev Nutr. 22:505-531. Berner, L. A. 1993. Round table disscusion on milk fat, dairy foods and coronary heart disease risk. J. Nutr. 123: 1175-1184. Cattaneo, D., V. D. Orto, G. Varisco, A. Agazzi, and G. Savoini. 2006. Enrichment in n – 3 fatty acids of goat’s colostrum and milk by maternal fish oil suplementation. Small Ruminant Research. 64: 22-29. Chilliard, Y., A. Ferlay, R. M. Mansbridge, and M. Doreau. 2000. Ruminant milk fat plasticity: nutritional control of saturated, polyunsaturated, trans and conjugated fatty acids. Ann. Zootech. 49: 181-205. Dewhurst, R. J., K. J. Shingfield, M. R. F. Lee and N.D. Scollan. 2006. Increasing the concentrations of beneficial polyunsaturated fatty acids in milk produced by dairy cows in high-forage systems. Animal Feed Science and Technology. 131: 168–206 Dhiman, T. R., G. R. Anand, L. D. Satter, and M. W. Pariza. 1999. Conjugated Linoleic Acid Content of Milk from Cows Fed Different Diets. J Dairy Sci 82:2146–2156. Elgersma, A. S. Tamminga and G. Ellen. 2006. Modifying milk composition through forage. Anim. Feed Sci. Tech. 131: 207-225 Ellen, G. and A. Elgersma. 2004. Letter to the Editor: Plea for using the term n-7 fatty acids in place of 18:2 cis-9, trans-11, and C18 :1 trans-11 or their trivial names rumenic acid and vaccenic acid rather than the generic term conjugated linoleic acids. J Dairy Sci;87: 1131. Feng S., Lock A.L., Garnsworthy P.C., 2004. Technical note: A rapid lipid separation method for determining fatty acid composition of milk. J. Dairy Sci. 87, 3785-3788 Harfoot, C. G., and G. P. Hazlewood. 1997. Lipid metabolism in the rumen. Pages 382–426 in The Rumen Microbial Ecosystem. P. N. Hobson and C. S. Stewart, ed. Blackie and Prof., London, UK. Kay, J. K., T. R. Mackle, M. J. Auldist, N. A. Thompson, and D. E. Bauman. 2004.
- 9. Endogenous synthesis of cis-9, trans-11 conjugated linoleic acid in dairy cows fed fresh pasture. J Dairy Sci. 87: 369–378. Kepler, C. R., K. P. Hirons, J. J. McNeill, and S. B. Tove. 1966. Intermediates and products of the biohydrogenation of linoleic acid by Butyrivibrio fibrisolvens. J. Biol. Chem. 241:1350–1354. Knapp, H. R., N. Salem, and S. Cunnane. 2003. Proceedings of the 5th International Congress of the Society of Fatty Acids and Lipids (ISSFAL). May 7–11, 2002. Montre´al, Canada. Lipids 38:297–496. Khanal, R.C. and K.C. Olson. 2004. Factors affecting conjugated linoleic acid (CLA) content in milk, meat, and egg: A review. Pakistan J Nutr. 3: 82-98. Ledoux, M., L. M. Chardigny, M. Darbois, Y. Soustre, J. L. Sébédio, and L. Laloux. 2005. Fatty acid composition of French butters, with a special emphasis on conjugated linoleic acid (CLA) isomers. J. Food Comp. Anal. 18:409–425. Lock, A. L., and D. E. Bauman. 2004. Modifying milk fat composition of dairy cows to enhance fatty acids beneficial to human health. Lipids 39:1197–1206. Lock, A.L., D.E. Bauman and P.C. Garnsworthy. 2005. Short communication: effect of production variables on the cis-9, trans-11 conjugated linoleic acid content of cows’ milk. J. Dairy Sci. 88: 2714-2717. Martínez, M. A.L. 2007. Influencia de la nutrición sobre el contenido y tipo de ácidos grasos en la carne de los rumiantes. Arch. Zootec. 56 (R): 45-66. National Academy of Sciences. 2002. Pages 769–879 in Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrate, Fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acids (Macronutrients), Natl. Acad. Press, Washington, DC. Palmquist, D. L. 1988. The feeding value of fats. In: Feed Science. Orskov, E. Ed. Amsterdam: Elsevier Science Publishing. pg. 293–311. Palmquist, D. L., A. L. Lock, K. J. Shingfield, and D. E. Bauman. 2005. Biosynthesis of conjugated linoleic acid in ruminants and humans. Adv. Food Nutr. Res. 50, 179–217. Rico, J. E., B. Moreno, M. L. Pabón, and J. Carulla. 2007. Composición de la grasa láctea en la sabana de Bogotá con énfasis en ácido ruménico - CLA cis-9, trans-11. Rev Col Cienc Pec Vol. 20:1, 2007
- 10. SAS. 2001. SAS User’S Guide (Release 8.2). Statistics SAS Inst. Inc., Cary. North Caroline. Steel, R. G. D, and J. H. Torrie. 1980. Principles and Procedures of Statistics: A Biometrical Approach (2nd ed.). McGraw-Hill, New York. Wattiaux, M. A., and R. R. Grummer. 2001. Metabolismo de lípidos en vacas lechas. Nutrición y Alimentación. Instituto Babcock. Žan, M., Vekoslava, Stibilj, and Irena Rogelj. 2006. Milk fatty acid composition of goats grazing on alpine pasture. Small Ruminant Res. 64:45-52. PRODUCTOS 1. Titulación de 2 estudiantes de licenciatura 2. Envío para arbitraje de 2 artículos en revistas indexadas 3. Entrenamiento en el laboratorio de investigación en lípidos de un estudiante de doctorado. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ACTIVIDAD CUATRIMESTRE 1 CUATRIMESTRE 2 CUATRIMESTRE 3 Colección de las muestras de leche de X vaca Colección de las muestras de leche de X cabra Análisis de laboratorio para proteína, grasa, X lactosa y sólidos totales Análisis de laboratorio para ácidos grasos X X Análisis e interpretación de resultados X Presentación de productos X
- 11. CRONOGRAMA FINANCIERO (PRIMER CUATRIMESTRE) CONCEPTO N° DE UNIDADES COSTO UNITARIO COSTO TOTAL ($) JUSTIFICACIÓN Tubos para colección de 400 4.00 1600.00 Los tubos de 100 mL muestras se utilizarán para la colección de las muestras en campo y su almacenamiento en el laboratorio. Las muestras se tomarán por duplicado. Tubos para centrífuga 16 PK PK/50 PIEZAS = 1760.00 Estos tubos se utilizan 110.00 para la centrifugación de las muestras de leche. Para lo anterior se utilizan 3 a 4 tubos por muestra de leche VIÁTICOS 42 DÍAS 700.00 29400.00 Para la colección de muestras de leche se contemplan nueve salidas al campo, ocho de ellas de 2 días y una de 3 días. En cada salida se planea la participación de un investigador y el chofer del vehículo institucional (por reglamento). COMBUSTIBLE 1800 LITROS 8.95 16110.00 Se considera que en cada salida al campo el gasto promedio son 200 litros de gasolina. Se tienen contemplada nueve salidas al campo ANÁLISIS DE 100 MUESTRAS 120.00 12000.00 Los análisis serán LABORATORIO PARA desarrollados en el ÁCIDOS GRASOS laboratorio de lípidos del CIBNOR. Se contempla el pago de la mitad de ellos al inicio de las pruebas SEGUNDO CUATRIMESTRE CONCEPTO N° DE UNIDADES COSTO UNITARIO COSTO TOTAL JUSTIFICACIÓN ($) ANÁLISIS DE 100 MUESTRAS 120.00 12000.00 Los análisis serán LABORATORIO PARA desarrollados en el ÁCIDOS GRASOS laboratorio de lípidos del CIBNOR. Se contempla el pago de la mitad de ellos al finalizar las pruebas ANÁLISIS DE 200 MUESTRAS 120.00 24000.00 Los análisis serán LABORATORIO PARA desarrollados en el PROTEÍNA, GRASA, laboratorio de nutrición LACTOSA Y SÓLIDOS animal de la Facultad de TOTALES Medicina Veterinaria y Zootecnia de la Universidad Autónoma de ciudad Juárez