Composición química de los alimentos · Capítulo 6 de 14
Fibra
Pared celular de los alimentos: fibra cruda frente a FDN, FDA y lignina de Van Soest, límites de fibra en las dietas y valor relativo de los forrajes (VRF).
Autoría: Luz Stella Muñoz Arboleda (Profesora asociada, Departamento de Ciencia Animal)
Contenido del capítulo
La fibra está constituida por celulosa, lignina, hemicelulosa, pectina, inulina, agar, quitina, gomas y silicatos; inclusive algunos autores incluyen como parte de la fibra algunos compuestos fenólicos, el ácido fítico y otros compuestos antinutricionales presentes en muy pequeñas cantidades en los alimentos.
A la celulosa y a la hemicelulosa les corresponden los mayores porcentajes en la constitución de la fibra, las siguen la lignina y las pectinas que poseen en algunos alimentos porcentajes relativamente altos. El resto de los componentes no tienen especial importancia nutricional y no representan cuantitativamente cifras elevadas.
La lignina es completamente indigerible tanto para monogástricos como para rumiantes, y su determinación sirve para predecir la digestibilidad en materia seca y energía de un alimento, porque se encuentra envolviendo a la celulosa y hemicelulosa y restringe al acceso a estos carbohidratos, que sí pueden ser digeribles.
Métodos de análisis
Aunque Existen diferentes técnicas de análisis para la determinación del contenido de fibra (pared celular) de los alimentos en nutrición animal, se realizan principalmente análisis de Fibra Cruda-FC y Análisis de Van Soest (FDN-NDF-Fibra Detergente Neutra; FDA-ADF-Fibra Detergente Ácida; LDA-ADL-Lignina Detergente Ácida.
El análisis de Fibra Cruda es el método más antiguo, todavía en uso (desde 1859), utiliza como reactivos: álcali - NaOH y ácido - H2SO4, que destruyen parte de la Pared Celular dando como resultado un valor más bajo del real. En los años 60, el programa de investigación de Peter Van Soest, en el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, el cual condujo al sistema detergente de análisis de alimentos. Van Soest logró convencer a la comunidad científica de remplazar el sistema Weende o de análisis proximal en el cual se determinaba la Fibra Cruda, por su sistema detergente, con el que se encontrarían resultados de la pared celular más exactos determinando la Fibra Detergente Neutra, es este análisis no se utiliza ni álcali, ni ácido, se utiliza una solución detergente neutra.
El análisis de Van Soest fue inicialmente propuesto sólo para forrajes, es decir para materias primas ricas en fibra y con contenidos de almidones y proteínas relativamente bajos. La diferencia de los valores de Pared Celular utilizando los dos métodos de análisis /FC y FDN) en forrajes es bastante alta como se observa en la tabla 15 (anexo 5).
| Forrajes | FDN (%) | FC (%) |
|---|---|---|
| Trébol Joven | 40 | 22 |
| Ensilaje de Maíz | 36 | 21 |
| Heno de Alfalfa | 51 | 24 |
| Heno de Gramínea | 65 | 30 |
Los valores más bajos de la pared celular determinados como Fibra Cruda, se deben como se mencionó anteriormente a una dilución de componentes de la pared celular con la utilización del hidróxido y el ácido en la determinación, que no ocurre en la determinación de Fibra Detergente Neutra con el uso de una solución detergente neutra, donde los componentes de la Pared Celular no son diluidos.
Al análisis de Van Soest se le fueron realizando ajustes, para que de igual manera se pudiera aplicar a materias primas no forrajeras con altos contenidos de almidones o proteínas, los ajustes consistieron en adicionar enzimas como amilasas y proteasas a las muestras con altos contenidos en estos componentes.
El valor de Fibra Cruda es utilizado como referente en la alimentación de cerdos y aves, pero no en rumiantes, para los cuales se trabaja con contenidos de FDN del análisis de Van Soest.
Desde mucho tiempo atrás se acepta que al formular dietas para especies monogástricas se debe considerar un nivel máximo de fibra (5 y 10% de FC en aves y cerdos, respectivamente); lo contrario sucede en caso de formulación de dietas para rumiantes donde se debe considerar un nivel mínimo de fibra (25-30% de FDN). Lógicamente, la diferencia se debe a la fisiología digestiva propia de cada especie, cuando estos niveles no son tenidos en cuenta, se ocasionan trastornos digestivos y metabólicos en el animal.
En el caso de monogástricos, la digestión de los alimentos se realiza principalmente por acción enzimática. Sin embargo, en el caso de monogástricos herbívoros, el proceso de aprovechamiento de los alimentos se complementa con un proceso de fermentación. En ello, podemos citar como ejemplos al conejo, al caballo o al cuy. Estos animales si pueden utilizar la fibra a través del proceso de fermentación en el ciego, en el cual los principales productos de su fermentación son los ácidos grasos volátiles-AGV, que son fuente de energía para el organismo.
En cerdos y aves, el aprovechamiento de los nutrientes de los alimentos depende mayormente de la actividad enzimática que ocurre dentro del tracto digestivo del animal, con muy poca actividad fermentativa. Si se toma en cuenta una fórmula alimenticia para cerdos, se puede observar que aproximadamente el 80 por ciento de la dieta está conformado por dos ingredientes de origen vegetal (maíz y torta de soya), ambos con características particulares (el maíz como fuente energía y la torta de soya como fuente de proteína).
En la tabla 16 se presentan valores tanto de FC como de FDN-NDF de materias primas utilizadas en alimentación animal, donde se observa contenidos de Fibra en los forrajes más altos que en el resto de materias primas de origen vegetal.
| Alimentos | FDN (%) | FDA (%) | LDA (%) | FC (%) |
|---|---|---|---|---|
| Leucaena | 36.0 | 21.9 | 7.5 | |
| Guinea | 54.9 | 31.3 | 1.7 | |
| Brachiaria decumbens | 55.6 | 29.4 | 3.2 | |
| Puntero | 74.9 | 48.1 | 11.2 | |
| Pasto Kikuyo | 62.7 | 25.6 | 4.5 | |
| Semillas de Girasol | 28.8 | 18.7 | 5.7 | 15,5 |
| Maíz amarillo (grano) | 10.4 | 2.6 | 2.5 | 2,2 |
| Torta de Soya² | 12.4 | 7.4 | 0.4 | 6,1 |
| Harina de pescado² | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
Información generada en el laboratorio de Nutrición Animal, por estudiantes de la asignatura de Nutrición Animal Básica. ²Sauvant et al., 2002.
Los valores de FC y FDA de las semillas de girasol, maíz amarillo y torta de soya son similares, pues en ambos se pierde hemicelulosa, es decir parte de la pared celular. La Harina de pescado por ser materia prima de origen animal, al no tener en su estructura pared celular, su contenido de fibra es cero (0.0)
Una de las maneras de evaluar la calidad de los forrajes es a través del Valor Relativo. El Valor Relativo de los Forrajes combina los factores nutricionales más importantes (el potencial de consumo y la digestibilidad).
La calidad de los forrajes es la pieza fundamental de la formulación de raciones en rebaños de alta producción. Según lo explicado anteriormente, los forrajes constituyen el factor limitante de la producción animal en cuanto que aportan la mayor parte de la FDN (que limita el consumo) y FDA (que determina el valor energético de la ración). Con frecuencia hemos considerado la proteína de los forrajes como criterio de valoración de su calidad, pero no es así. Sin embargo, cuando la ingestión o la digestibilidad de la ración se ve comprometida como consecuencia de la calidad del forraje, no hay solución. Debemos redefinir el concepto de calidad de forrajes para la alimentación de los rumiantes, de tal manera que éste dependa de su capacidad de estimular la máxima producción, lo que a su vez depende de la capacidad de consumo (FDN) y de su digestibilidad (FDA). Esta estrategia de valoración de forrajes ha estimulado a investigadores de la Universidad de Minnesota (Linn y Martin, 1989, citados por Calsamiglia, 1997) a desarrollar el índice de calidad de forrajes: el Valor Relativo de Forrajes (VRF).
El potencial de consumo está afectado por el contenido de FDN, según la siguiente fórmula:
La digestibilidad de la MS (DMS) se calcula en función del contenido de FDA:
El valor relativo de los forrajes (exceptuando el ensilado de maíz) se calcula como:
Este valor es un índice y no tiene unidades, pero permite comparar la calidad (entendida como la capacidad de un forraje de producir una respuesta productiva mayor) de leguminosas, gramíneas y sus mezclas, bien sean en fresco, ensiladas o henificadas. Este sistema de valoración ha sido adoptado oficialmente por el American Forage and Grassland Council como criterio de valoración de la calidad de los forrajes. La tabla 17 muestra la clasificación por calidad de estos forrajes.
| Clasificación | FDN (% MS) | FDA (% MS) | VRF |
|---|---|---|---|
| Excelente | < 41 | < 31 | > 151 |
| Primera | 40-46 | 31-35 | 151-125 |
| Segunda | 47-53 | 36-40 | 124-103 |
| Tercera | 54-60 | 41-42 | 102-87 |
| Cuarta | 61-62 | 43-45 | 86-75 |
| Quinta | > 65 | > 45 | < 75 |
Si se analiza en detalle el nivel de producción, la capacidad de consumo y los límites de fibra recomendados en la dieta, se puede concluir que la calidad del forraje (valorado en función del consumo y de la digestibilidad) es el factor limitante de la producción, y que, en vacunos de producción media-alta, es necesaria la utilización de forrajes con un VRF superior a 125.
Sería interesante que productores, ganaderos y profesionales del sector lechero adoptaran este nuevo sistema de valoración de forrajes.
En la tabla 18 a manera de ejemplo se presenta la evaluación de dos forrajes con el de Valor Relativo Forrajero
| Forraje | Proteína Cruda (%) | FDN (%) | FDA (%) | Consumo MS % PV | DMS % | VRF |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Morus alba | 24,4 | 29,8 | 18,8 | 4,0 | 74,3 | 231 |
| Cratylia argentea | 23,8 | 60,1 | 34,1 | 2,0 | 62,3 | 96 |
Consumo de MS como % PV = 120/%FDN; DMS (%) = 88,9 − (0,779 × %FDA); VRF = (DMS × consumo de MS)/1,29.
Según el índice del VRF, la morera de este ejemplo se clasificaría como forraje de Excelente calidad y el de cratilia como de tercera.
De igual manera, es necesario remarcar que un mismo forraje puede tener varias clasificaciones, dependiendo del lugar de procedencia (suelos, m.s.n.m. etc), estructura de la planta analizada (tallos, hojas, planta completa), edad de corte (30, 60, 90 días) o estado de desarrollo (prefloración, floración y fructificación). En la tabla 19, se presenta el forraje Ray-grass, clasificado de diferentes maneras, según la composición química:
| Muestra | MS (%) | Humedad (%) | Cenizas (% MS) | PC (% MS) | EE (% MS) | FB (% MS) | FDN (% MS) | FDA (% MS) | LDA (% MS) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ray-grass verde EXCELENTE | 23,8 | 76,2 | 12,4 | 19,7 | 4,0 | 19,1 | 40,5 | 22,6 | 2,3 |
| Ray-grass verde PRIMERA | 23,3 | 76,7 | 12,8 | 14,4 | 3,2 | 23,3 | 46,0 | 27,8 | 2,6 |
| Ray-grass verde SEGUNDA | 26,1 | 73,9 | 13,2 | 12,0 | 2,6 | 26,6 | 52,1 | 31,3 | 3,2 |
| Ray-grass verde TERCERA | 29,7 | 70,3 | 12,4 | 10,4 | 2,3 | 30,4 | 59,3 | 35,3 | 4,1 |
| Ray-grass verde CUARTA | 30,8 | 69,2 | 14,4 | 8,0 | 2,3 | 32,3 | 65,2 | 38,0 | 5,2 |