Fibra Alimentaria. Fibra. Evaluación y Manejo de Alimentos. de Fibra. Componente de los vegetales

Transcripción

1 Evaluación y Manejo de Alimentos Principios y Métodos de Análisis de : definición n genérica Componente de los vegetales No digerible por las enzimas producidas por los animales María a de Jesús Marichal 2013 NUTRICIÓN HUMANA NUTRICIÓN ANIMAL Alimentaria Aparece por primera vez en 1953 Hacía referencia a : hemicelulosas, celulosa y lignina Vinculada a la salud humana Hispley,1953 Alimentaria: Definición Contempla compuestos y funcionalidad fisiológica Es el remanente de la parte comestible de las plantas y CHO análogos que son resistentes a la digestión y absorción en el intestino delgado de los humanos, con una fermentación parcial o completa en el intestino grueso. American Association Of Cereal Chemists Report : The definition of Dietary Fiber Cereal Food World 48 (3): Alimentaria: Definición Incluye: polisacáridos, oligosacáridos, lignina y sustancias de las plantas asociadas. Presenta una o más de los siguientes efectos: - laxante (incremento de la consistencia y/o ablandamiento de las materias fecales, incremento de la frecuencia de evacuación y/o regularidad - disminución del colesterol sanguíneo - disminucíón de la glucosa sanguínea 1

2 Otros posibles efectos fisiológicos beneficiosos Elimina toxinas y residuos del organismo. Aumenta la saciedad. Previene enfermedades cardiovasculares. Previene la aparición de diabetes. Ayuda a reducir de peso... Para lograr los efectos fisiológicos beneficiosos se aconseja consumir de diariamente : 25 a 35 grs de fibra alimentaria. Cómo cuantificar la fibra alimentaria?... Actualmente... Qué compuestos la integran? Para lograr estos beneficios se aconseja consumir ente 25 a 35 grs de fibra alimentaria por día. Qu Qué compuestos se incluyen en la fibra alimentaria? Celulosa Hemicelulosas: polímeros de glucosa, galactosa, xilosa, arabinosa, manosa y ácidos urónicos Lignina Sustancias pécticas: polímeros del ácido metil D-galacturónico Inulina: carbohidrato de reserva, soluble en agua y no es digerible por los enzimas digestivos Gomas: formadas por ácido urónico, xilosa, arabinosa o manosa. Mucílagos : polisacáridos muy ramificados de pentosas (arabinosa y xilosa) Almidón resistente: almidón que no se hidroliza en todo el proceso de la digestión Otros Compuestos no carbohidratos : cutina, taninos, suberina, ácido fítico, proteínas, iones (Ca, K, Mg..) Cómo cuantificar la fibra alimentaria? Meta: Medir con una metodología simple. Alimentaria Según sus características químicas y sus efectos en el organismo humano se ha dividido en dos grupos principales: fibra soluble y fibra insoluble La fibra soluble: está formada por componentes que captan mucha agua y son capaces de formar geles viscosos. La fibra insoluble: está integrada por sustancias que retienen poca agua y se hinchan poco. Qu Qué compuestos se han incluido en la fibra alimentaria? FIBRA SOLUBLE Sustancias pécticas Inulina Gomas Mucílagos FIBRA INSOLUBLE Celulosa Hemicelulosas Almidón resistente Compuestos no carbohidratos : p.ej, lignina, cutina, taninos, suberina, ácido fítico, proteínas, iones (Ca, K, Mg..) 2

3 alimentaria Association of Oficial Analytical Chemists (EEUU) AOAC Official Methods AOAC Total Dietary Fibre in Foods. AOAC Soluble Dietary Fibre in Food and Food Products AOAC Insoluble Dietary Fibre in Foods and Food Products. AOAC Total, Soluble, and Insoluble Deitary Fibre in Foods Champ et al., 2003 AOAC Total Dietary Fibre (Applicable to determination of total fibre in cereals, beans, vegetables and fruits) Alimentaria Insoluble en Alimentos y Subproductos. AOAC Official Method Extracción con éter, si EE > 10% Digestión con alfa amilasa termoestable, gelatinización Digestión enzimática con proteasa (proteínas) y amiloglucosidasa (almidones) Remoción de lo soluble: filtrado y lavado con agua. El residuo insoluble (fibra alimentaria insoluble) se lava con etanol al 95% y acetona. Pesar. Cuantificación n de la fibra soluble e insoluble Los componentes solubles e insolubles pueden ser determinados filtrando la muestra digerida. La fibra soluble se ubica en el líquido filtrado y la insoluble en el residuo sólido. La fibra insoluble (residuo sólido) se seca y se pesa La fibra soluble se precipita agregando etanol al 95% al líquido de filtrado, el cual se filtra (este residuo sólido es la FS), se seca y se pesa. Ambos residuos se corrigen por minerales y proteínas NUTRICIÓN HUMANA NUTRICIÓN ANIMAL Métodos gravimétricos no enzimáticos Cruda y FDN, FDA, Lig Se utilizan en la caracterización de alimentos para animales Se considera que no son apropiados para el análisis de alimentos para humanos porque no cuantifican todos los compuestos de la fibra alimentaria soluble e insoluble. 3

4 Métodos gravim gravimétricos tricos La gravimetría es un método analítico cuantitativo Determina la cantidad de sustancia, midiendo el peso de la misma (por acción de la gravedad). Cruda AOAC Official Method Principio Reactivos Equipos Preparación de la muestra Determinación (incluye fórmula de cálculos) Principle Cruda AOAC Official Method Crude fiber is loss on ignition of dried residue remaining after digestion of sample with 1.25% H2SO4 and 1.25% NaOH solutions under specific conditions. EXTRACCION CON ETER Si el EE esperado es <1% la extracción se puede omitir MUESTRA SECA (pesar) Digestión ácida (Acido sulfúrico 1.25%) RESIDUO INSOLUBLE EN ACIDO RESIDUOS SIN LIPIDOS Digestión con álcali (hidróxido de sodio 1.25%) FIBRA CRUDA % FC = Residuo insoluble Cenizas insolubles x 100 Peso de muestra SUSTANCIAS SOLUBLES EN ACIDO Method is applicable to grains, meals, flours, feeds, fiber-bearing material, and pet foods from which fat can be extracted to leave workable residue. RESIDUO INSOLUBLE EN ALCALI (pesar) CENIZAS INSOLUBLES (Pesar) Incineración SUSTANCIAS SOLUBLES EN ALCALI Limitante de la técnica t la combinación de la digestión con ácidos y álcalis disuelve: - el contenido celular - 20 a 50% de la celulosas La limitante es Importante en alimentos con alto contenido de fibra El tratamiento con álcali puede disolver: - 80% de las hemicelulosas - 60 a 90% de la lignina de las gramíneas - 20 a 50% de la lignina de las leguminosas Técnica de los detergentes Se considera que la Cruda contiene principalmente celulosa y lignina 4

5 Solubilidad en medios acuosos en ebullición y con diferentes phs Solubilidad 100 a Hemicelulosas b Lignina en gramíneas ALIMENTO(MS) (pesar) EXTRACCION CON ETER ( forrajes?) MS sin lípidos Digestión en detergente neutro Técnica de Detergentes CONTENIDO CELULAR SOLUBLE EN DETERGENTE NEUTRO (SDN) COMPUESTOS DE LA PARED CELULAR FIBRA DETERGENTE NEUTRO (FDN) c Lignina en otras sp Digestión en detergente ácido ph a : Complejo Proteína Detergente Catiónico (Bromuro de Cetiltrimetilamonio) b : Complejo Proteína Detergente Aniónico (Sulfato Lauril Sódico ) c : Proteína La celulosa es insoluble en el rango de ph de 1 a 13. SOLUBLE EN DETERGENTE ACIDO FIBRA DETERGENTE ÁCIDA (FDA) (HEMICELULOSA) Acido sulfúrico (72%) SOLUBLE (CELULOSA) RESIDUO INSOLUBLE EN ACIDO SULFURICO (pesar) LIGNINA ÁCIDO SULFÚRICO Lignina (as) Incineración CENIZAS (pesar) Determinación n de Método usando detergentes LECTURA DISCUSIÓN FDN : Principio 1. Solución DN y alfa-amilasa termoestable-disuelven proteínas de fácil digestión lípidos azúcares almidones pectinas 2. Lo insoluble: Residuo fibroso (componentes de la pared celular) En los productos animales: Material nitrogenado indigestible. FDN : Reactivos Sulfato lauril sódico (detergente aniónico) y sulfito de sodio -solubilizar material N EDTA - quelatar Ca y favorecer la remoción de las pectinas a temperatura de ebullición Triethylene glycol - ayuda a remover material no N en granos de cereales Fosfato disódico y borato de sodio - buffers para mantener ph neutro. FDN: Almidones Almidones: poca capacidad de la solubilizar en la sol. DN Amilasa Termorestable: hidrolyza almidón a sacáridos que se remueven facilmente por filtración Soluciones calientes: inactivar potenciales enizmas contaminando la alfamilasa y que pueden degradar los componentes fibrosos 5

6 FDN : Remoción de materiales solubilizados Sol.DN en ebullición disuleve: la mayoría de las proteínas, lípidos y CHO no fibrosos. estos componentes no son viscosos en soluciones a temperaturas cercanas a la ebullición : partículas - se necesita sumergir la muestra en agua a temperatura cercana a la ebullición para hacer migrar los materiales solubles del interior de las partículas de fibra. FDN: Lípidos L Sol. DN en ebullición solubiliza lípidos La inmersión del residuo final en acetona- completa la extraccióm de lípidos y pigmentos Pero cantidades excesivas de lípidos en los alimentos pueden combinarse con el detergente y reducir su eficiencia de acción. Por lo tanto- en alimentos con EE > 10% (e inclusive EE > 5%) hacer una pre-extracción con eter. Método de Van Soest y Componentes de los Alimentos COMPONENTES DEL ALIMENTO Contenido Celular Pared Celular Soluble en Detergente Neutro Detergente Neutro (FDN) Soluble en Detergente Ácido Detergente Ácido (FDA) Nitrogenados NNP Proteína Soluble Proteína Insoluble N asociado a lignina No Nitrogenados Lípidos CHO solubles Almidón Pectinas Hemicelulosas Celulosa Lignina LABORATORIO : cuantificación ANALITO: Entidad/es química/s que puede/n ser identificadas y cuantificadas (cantidad y concentración) en un proceso de medición química MUESTRA: Parte representativa de la materia objeto del análisis. TÉCNICA ANALÍTICA: Principio científico adaptado a uno o varios instrumentos, que permite obtener información sobre la composición de la muestra (fluorimetría, potenciometría etc) MÉTODO ANALÍTICO: Adaptación variada de una técnica, para llevar a cabo una medida determinada. (Pueden existir varios métodos analíticos distintos para determinar el mismo analito mediante la misma técnica). PROCEDIMIENTO ANALÍTICO Las instrucciones generales escritas necesarias para utilizar un método. (Normalmente son normas de carácter oficial Ej. Cruda: AOAC Official Method ). PROTOCOLO ANALÍTICO Las directrices específicas escritas que recogen los pasos necesarios para desarrollar el método analítico sin excepción. (Contiene detalles específicos que no recoge el procedimiento). Exactitud: Grado de concordancia entre el resultado y un valor de referencia certificado. En ausencia de exactitud se tiene error sistemático. Sesgo. Precisión: Grado de concordancia entre varias medidas realizadas en las mismas condiciones de material y de medio ambiente por el mismo operador en un periodo de tiempo corto. Refleja el efecto de los errores aleatorios producidos durante el proceso analítico. Desvío estandard. Reproducibilidad : capacidad que tenga una prueba o experimento o instrumento de dar el mismo resultado en mediciones realizadas en las mismas condiciones a lo largo de periodos dilatados de tiempo. Esta cualidad debe evaluarse a largo plazo. Ésta es la gran diferencia con precisión. Es uno de los principios esenciales del método científico. 6

7 Exactitud y Precisión Exactitud y Precisión x x x x x Precisión x x x x Qué importa? Equipos y materiales Características de los reactivos Técnica analítica Estandares Estandarización de los Métodos de Análisis: Secuencia analítica, Programa para el Mejoramiebto de la Evaluación de Forrajes y Alimentos (PROMEFA) Protocolo Nomenclatura Evaluar la información obtenida Método Determinación n secuencial o no secuencial de FDA y lignina Number of determinations resulting on equal or different concentrations for ADF or Lignin ADF Lignin Specie Number Equal Different Equal Different Alfalfa Birdsfoot trefoil Red clover Marichal et al., 2006 Nomenclatura Animal Feed Science and Technology asks authors to use the following definitions for NDF, ADF and lignin expressions NDFom : NDF assayed with a heat stable amylase and expressed exclusive of residual ash. NDFom: NDF not assayed with a heat stable amylase and expressed exclusive of residual ash. NDF: NDF assayed with a heat stable amylase and expressed inclusive of residual ash. NDF: NDF assayed without a heat stable amylase and expressed inclusive of residual ash. ADFom: ADF expressed exclusive of residual ash ADF: ADF expressed inclusive of residual ash Lignin(sa): Lignin determined by solubilization of cellulose with sulphuric acid Lignin (pm): Lignin determined by oxidation of lignin with permanganate. While expressions of NDF and ADF inclusive of residual ash will continue to be aceptable (i.e., the terms andf, NDF and ADF above), we highly recommend reporting all fibre values, including digestibilities, on an OM basis. Comentarios? MUCHAS GRACIAS!! 7