19 Mar 2021

¿Qué carbohidratos encontramos en las células vegetales?



Los carbohidratos presentes en los alimentos de origen vegetal se pueden clasificar en dos grupos:

  • Estructurales
  • No estructurales

Carbohidratos no estructurales:

Son aquellos que no están incluidos en la matriz de la pared celular y no se recuperan en la fibra detergente neutra (FDN). Según esta definición, los carbohidratos no estructurales se componen de azúcares, almidones, ácidos orgánicos y otros carbohidratos de reserva como los fructanos. Estos a su vez se pueden clasificar como:

  • Solubles en agua: incluye a los monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y algunos polisacáridos.
  • Insolubles en agua: incluye los polisacáridos grandes.

Los carbohidratos no estructurales solubles en agua como azúcares (glucosa y fructosa) y disacáridos (sacarosa y lactosa) son rápidamente fermentados en el rumen y comprenden una fracción significativa de ciertos alimentos (melaza, remolacha azucarera, granos de cereales con alto contenido de azúcar y suero).

El contenido de azúcar de los pastos frescos y de las  leguminosas es variable y puede exceder el 10% de la seca materia (MS), pero el heno y el ensilaje tienen concentraciones más bajas debido las a pérdidas por fermentación y respiración.

Los pastos de climas templados almacenan fructanos en hojas y tallos. El fructosano aumenta con el clima fresco y puede llegar hasta un 30% de la MS para el raigrás perenne de estación fría.

Aunque los carbohidratos solubles en agua pueden estar en altas concentraciones en los forrajes, las concentraciones son generalmente bajas en las dietas de rumiantes.

Los galactanos son los carbohidratos de almacenamiento de las leguminosas y las gomas de β-glucano se encuentran en el salvado de cebada, avena y centeno y en la pared celular de las gramíneas.

Las pectinas están asociadas con la pared de la célula vegetal pero no están unidas covalentemente a las porciones lignificadas y se digieren casi por completo (90 a 100%) en el rumen. Las concentraciones de pectina en base a MS son altas en las pulpas de cítricos y remolacha, en las cáscaras de soja (Ver más en Cáscara de Soja: un subproducto más que interesante) y forrajeras dicotiledóneas pero bajas en las gramíneas (Allen y Knowlton, 1995).

 

Almidón

El almidón es el principal carbohidrato de almacenamiento en la mayoría granos de cereal. Está compuesto por dos moléculas principales: amilosa y amilopectina. La amilosa es un polímero lineal de unidades de D-glucosa unidas por enlaces α1-4 mientras que la amilopectina es un polímero ramificado con cadenas lineales de D-glucosa que tiene un punto de ramificación cada 20 a 25 unidades de glucosa (French, 1973).

  • La mayoría de los forrajes contienen poco almidón a excepción los ensilajes de sorgo granífero (25 a 35%) y de maíz (25 a 35% de MS). Estos valores varían en función de la madurez de la planta y la proporción de grano del cultivo.
  • Dentro de los granos, generalmente el trigo es el que tiene el mayor contenido de almidón (66 al 82% de la MS), seguido por maíz y sorgo (65 al 80%) y luego por cebada (entre el 55 y el 75%) y avena (rango de 45 a 69%).

La degradación ruminal del almidón varía entre 40 a más del 90% dependiendo del tipo de grano, el procesamiento, tipo de dieta y otros factores como categoría y edad del animal.

 

PROCEDIMIENTOS ANALÍTICOS

Fibra detergente neutra

La precisión de los datos de composición del alimento tanto para fibra detergente neutra como para fibra detergente ácida (FDA) se ve comprometida por la falta de métodos estandarizados. La fracción de detergente neutro incluye celulosa, hemicelulosa y lignina como componentes principales.

Allí hay tres modificaciones principales del método FDN, cada una de los cuales genera diferentes valores dependiendo del alimento que se analiza. El método FDN original (Van Soest and Wine, 1967, Goering y Van Soest, 1970) utilizó sulfito de sodio para eliminar las proteínas contaminantes de la fibra al escindir enlaces disulfuro y disolver muchas proteínas reticuladas.

  • Se descubrió que el método original no eliminaba adecuadamente el almidón de los granos y del ensilaje de maíz. Por lo tanto se desarrolló una modificación de FDN tratada con amilasa (FDNa) para medir la FDN en todo tipo de alimentos. Este método utiliza amilasa termoestable y sulfito de sodio para obtener FDN con mínima contaminación por almidón o proteína.
  • El uso de sulfito de sodio es crucial para la eliminación del nitrógeno de los alimentos (Hintz et al., 1996). Además mejora la filtración de residuos de fibra durante el procedimiento y permite que el método se utilice en todos los tipos de alimentos y mezclas, incluidos los piensos calentados y los suplementos proteicos.
  • Cuando el FDN se mide sin el uso de sulfito de sodio debería corregirse por contaminación proteica.

Nitrógeno insoluble en detergente neutro

El nitrógeno asociado la FDN proviene principalmente de la proteína de la pared celular más otros compuestos nitrogenados e incluye el nitrógeno no digerible que se encuentra en el residuo detergente ácido. Una de las principales proteínas asociadas a la pared celular es la extensina, que se encuentra unida covalentemente a carbohidratos hemicelulósicos (Fry, 1988).

El nitrógeno insoluble en solución detergente neutra (NDIN), pero soluble en detergente ácido, es digerible y consiste en una proteína que se degrada lentamente (Licitra et al., 1996).

  • Krishnamoorthy et al. (1982) demostró que más del 30% del nitrógeno total en forrajes y granos fermentados era NDIN (no se utilizó sulfito).
  • Para ciertos alimentos concentrados como granos de destilería, la contaminación con proteína cruda puede inflar en gran medida los valores de FDN.  Añadiendo sulfito a la solución de FDN se reduce la contaminación de PC en gran parte.

 

Fibra detergente ácido

La fracción FDA de los alimentos para animales incluye celulosa y lignina como componentes primarios. El residuo también contiene cantidades variables de ceniza y compuestos nitrogenados.

 

Nitrógeno insoluble en detergente ácido

La concentración de nitrógeno insoluble en detergente ácido (ADIN) se utiliza para determinar la disponibilidad de las proteínas del alimento. Los taninos, si están presentes, pueden aumentar el contenido de proteína insoluble asociada con la pared celular vegetal. El nitrógeno en estas fracciones tiene baja disponibilidad biológica y tiende a encontrarse en la FDA (Van Soest y Mason, 1991).

Además, el secado por calor de los forrajes a temperaturas superiores a 60°c resulta en aumentos significativos en el contenido de lignina y fibra. Este aumento puede explicarse en gran parte por la reacción de Maillard.

  • El ADIN puede ser un ensayo sensible para determinar dicha reacción debido al sobrecalentamiento de ciertos alimentos (Van Soest y Mason, 1991).

La concentración de ADIN en forrajes tiene una fuerte correlación negativa con la digestibilidad aparente de las proteínas (Thomas et al., 1982). Nakamura y col. (1994), sin embargo, demostraron un correlación débil entre las concentraciones de ADIN y la digestibilidad del nitrógeno en ocho fuentes distintas de fibra no forrajera. Sus resultados indicaron que los valores de ADIN en estas fuentes de proteína predijeron más daño proteico que el medido por la digestibilidad del nitrógeno in vivo.

  • La composición química de ADIN (Weiss et al., 1986) y la relación entre las concentraciones de ADIN y la digestibilidad son diferentes entre concentrados y forrajes, por lo tanto el uso de una sola ecuación para relacionar la ADIN con la digestibilidad del nitrógeno para todos los alimentos no es correcta.

Lignina

La lignina es un compuesto no carbohidrato de alto peso molecular que constituye una clase diversa de compuestos fenólicos. La lignina no puede ser degradada por las enzimas propias de los animales ni tampoco por los microorganismos que se encuentran en el tracto digestivo de los mismos

 

Fuente: NRC, 2001



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