Composición de la leche: importancia y factores que influyen en su manipulación Producción de Rumiantes I- 2015 Carolina Fiol, DMTV MSc
Desarrollo Introducción. Síntesis de componentes lácteos. Por qué alterar la composición del producto final? Factores que afectan la composición de la leche. Consideraciones finales.
Importancia de la composición de la leche Alto valor nutritivo: los nutrientes se concentran en los sólidos Determina el pago que recibe el productor Alto valor de los subproductos Alimento funcional : presenta efectos positivos que van más allá de proveer nutrientes básicos y energía para crecimiento Componentes bioactivos
Composición de la leche de vaca
Composición de la sangre y leche en vaca Componente % en plasma % en leche Agua Lactosa Glucosa TAG Caseína α-lactoalbúmina ß-Lactoglobulina Inmunoglobulinas Ca P Larson, 1985; ** Acosta, 2000
Composición de la sangre y leche en vaca Componente % en plasma % en leche Agua 91 87 Lactosa 0 4,6-4,8** Glucosa 0,05 Trazas TAG 0,06 3,6-4,9** Caseína 0 3,1-3,8** α-lactoalbúmina 0 0,13 ß-Lactoglobulina 0 0,32 Inmunoglobulinas 2,6 0,07 Ca 0,01 0,13 P 0,01 0,10 Larson, 1985; ** Acosta, 2000
Composición del calostro y de la leche Componente % calostro % leche Sólidos totales 23,9 12,9 Lactosa 2,7 4,8 Grasas 6,7 3,6 Proteínas 14,3 3,2 Igs 6,0 0,09 Caseína 5,2 2,6
Síntesis de los principales componentes lácteos Estructura de la glándula mamaria Síntesis de los componentes lácteos: Lactosa Fracción nitrogenada Grasa butirosa Vitaminas y Minerales
Estructura externa de la glándula mamaria Ubre de la vaca: constituida por 4 glándulas epiteliales exocrinas (cuartos)
Corte transversal de la glándula mamaria
Estructura externa de la glándula mamaria Ubre de la vaca: constituida por 4 glándulas epiteliales exocrinas (cuartos) Estructura interna de la glándula mamaria Parénquima: parte secretora, tejido epitelial túbuloalveolar compuesta, formado por sistema alveolar y tubular (ductal). Estroma: sistema vascular sanguíneo y linfático, tejido adiposo, conjuntivo y nervioso.
Unidad funcional de producción: Alvéolo mamario Grupo de alvéolos: Acino (lobulillo) Conjunto de acinos: Lóbulo 10-100 alvéolos/lóbulo
Detalle de un alvéolo mamario
Sistema secretor de leche Alvéolo mamario está formado por: Células epiteliales: síntesis de leche Células mioepiteliales: contráctiles, participan del reflejo de expulsión de la leche
La cantidad de leche sintetizada en un momento dado dependerá de: el flujo sanguíneo la concentración de precursores en plasma la eficiencia de captación de precursores
Captación de precursores por la glándula mamaria
LACTOSA Concentración en leche ++ constante Carbohidrato más abundante Alta capacidad osmótica: definirá el volumen de leche producido Lactosa sintetasa Galactosil transferasa + α-lactoalbúmina Glucosa + UDP-Galactosa = LACTOSA
FRACCIÓN NITROGENADA Variabilidad intermedia (grasa>proteína>lactosa) 3 fracciones: caseínas (α, β y κ caseínas = >80%), proteínas del suero lácteo (β-lactoglobulinas y α-lactoalbúminas = 13%; albúminas e inmunoglobulinas = 4,5%) y NNP (5%) AAs libres, P, Ca 90% sintetizadas RER Resto: pasaje directo Proteínas: caseínas (micelas), β-lactoglobulinas y α-lactoalbúminas
GRASA BUTIROSA Componente MÁS VARIABLE > 400 tipos diferentes de AG > 98% = TAG; resto son PL, DAG, colesterol libre y esterificado Glóbulos grasos= emulsificados, 1-7 µm TAG= Glicerol-3-fosfato + 3 Ácidos grasos (AG) glucólisis CH, fosforilación glicerol plasmático Diferente origen según longitud de cadena
Origen de los ácidos grasos de la leche 80% Alimentación Lipomovilización <10% ACÉTICO Butírico (βhb) Absorción 60-50% AG cadena larga C18 C16 Síntesis de novo 40-50% AG cadena corta y media C4 a C14 C16
MINERALES Y VITAMINAS Absorbidos como tal del plasma sanguíneo GLÁNDULA MAMARIA SANA: LECHE PLASMA > FÓSFORO > CLORO > CALCIO > SODIO > POTASIO AFECCIONES DE LA GM
Síntesis de los componentes de la leche
Por qué alterar la composición del producto final? mejorar la fabricación, el procesamiento y la vida útil de la leche y sus derivados alterar el valor nutricional para alcanzar ciertos estándares de calidad (pago por kg de sólidos: grasa y proteína) Ej. contenido de grasa y proteína en leche dependerán de las exigencias de la industria- Conaprole apunta a 3,66% grasa y 3,32% proteína en la leche, con pago por kg de sólidos producidos y penalidad por volumen. utilizar el producto final como una fuente de sustancias nutracéuticas o bioactivas para la salud humana
Factores que afectan la composición de la leche Factores genéticos 55-60 % Factores no genéticos Etapa de lactación, edad, época del año Sanidad de la ubre Factores nutricionales 40-45 %
FACTORES GENÉTICOS Los % de grasa y proteína presentan mayor heredabilidad que los kg producidos de ambos componentes. Los valores promedios de grasa y proteína son altamente variables entre diferentes razas. Raza % grasa % proteína Holando 3,66 3,19 Jersey 4,76 3,8 Guernsey 4,54 3,55 Pardo Suiza 4,02 3,56 Fuente: USDA
Etapa de lactación FACTORES NO NUTRICIONALES Días de lactancia
Etapa de lactación Edad FACTORES NO NUTRICIONALES El % de grasa disminuye un 0,2% cada año desde la 1ra a la 5ta lactancia; el % de proteína un 0,02-0,05% en cada lactancia.
FACTORES NUTRICIONALES La alimentación es uno de los principales factores que nos permiten alterar la composición de la leche e incrementar el aporte de sustancias bioactivas. efectos sobre la lactosa efectos sobre la grasa butirosa efectos sobre la proteína láctea
Efectos de la nutrición sobre la lactosa Los niveles de lactosa son relativamente constantes El incremento del consumo de energía y de los niveles de glucosa en sangre llevarán a un aumento de la lactosa y del volumen total de leche
Producción leche (kg/d) Efecto de la suplementación con granos de cereales sobre la producción de leche en vacas a pastoreo R 2 = 0,95 Concentrado CMS (kg/d) Bargo et al, 2003
Efectos de la nutrición sobre la proteína láctea Los niveles de proteína pueden modificarse a través de la alimentación, pero en menor magnitud que la grasa Consumo de energía Consumo de proteína El nivel energético en la dieta es el principal factor que influye sobre la síntesis de proteína en leche (Reis y Combs, 2000).
Proetína láctea total (%) Efecto del consumo de energía sobre la proteína láctea en vacas a pastoreo R 2 = 0,41 Consumo EM (Mcal/v/d) Gallardo, 2003
Consumo de energía Almidón Acetato/Propionato Glucosa ph Insulina Neoglucogénesis vía propionato AAs disponibles + PRODUCCIÓN + PROTEÍNA
Efecto del consumo de energía sobre la proteína láctea en vacas a pastoreo En general, el aumento de la producción de leche se acompaña de aumentos en el contenido de proteína en la leche, lo que se traduce en aumento en los kg totales producidos.
Consumo de proteína Materias nitrogenadas Proteína microbiana PIR 25% P microbiana P endógena 70% 5% PROTEÍNA METABOLIZABLE
La proteína en la dieta no guarda relación directa con la proteína en leche. Únicamente cuando los niveles de proteína en la dieta son limitantes se evidenciarían efectos de la suplementación proteica sobre la proteína en leche. El nivel de producción de leche influye sobre la relación entre proteína en dieta y composición de la leche, específicamente en lo relacionado al aporte de AAs limitantes para la síntesis de leche (Lisina y Metionina).
Efectos de la nutrición sobre la grasa butirosa Los niveles de grasa son los que presentan mayor respuesta a cambios en la alimentación Proporción de concentrado (Relación forraje/concentrado) Tipo y nivel de fibra Aporte de lípidos en la dieta Efectos sobre la composición de la grasa láctea
Relación forraje/concentrado y composición de leche Lts/día % kg/día
Proporción molar de AGV según ph ruminal
Disminución de la grasa en leche disminución en la producción de grasa de la leche de hasta el 50% fundamentalmente se afectan los AG sintetizados de novo en glándula mamaria sin cambios en la PL ó de otros componentes lácteos
Disminución de la grasa en leche: cuándo Alteración del ambiente ruminal (baja relación forraje/concentrado, baja fibra efectiva)
Consumo de energía Almidón Acetato/Propionato Glucosa ph Insulina Síntesis grasa tej adiposo lipomovilización PRECURSORES SÍNTESIS GRASA GRASA
Pasturas templadas: alimento de alta calidad CH solubles: alta degradación en rumen, contenido variable a lo largo del día Materias nitrogenadas: 16-22% (PC), de muy alta y rápida degradación en rumen (70-80%) Fibra: 55-70 % potencialmente degradable en rumen FND efectiva : bajo contenido
Relación entre la masticación y la grasa en leche Sauvant et al, 2008
Evolución anual del % de grasa láctea en Uruguay Tomado de Oleggini, 2010; Conaprole
Disminución de la grasa en leche: cuándo Alteración del ambiente ruminal (baja relación forraje/concentrado, baja fibra efectiva) Altos niveles de Ácidos Grasos Poliinsaturados (AGPI) en dieta
Desventajas del aporte de suplementos altos en lípidos Efectos tóxicos en rumen (PUFA) Efectos negativos sobre la composición de la leche Inhibición de la digestión de la pared celular Reducción del CMS Depresión del % de grasa láctea Posible reducción de % proteína láctea (0,1-0,3%) Cantidad a suplementar: posparto <6% MS total periodo seco <4% MS total
Composición de la grasa láctea Grasa, % 3,6 Colesterol, mg/100g 10 AG, % del total 22-35% AG saturados 64,9 C12, C14, C16 45 < C12 15 C18:0 9-15 AG mono-insaturados (C18:1) 28,3 AG poli-insaturados 6,8 Jenkins y McGuire, 2006; Palmquist, 2010
Composición de la grasa láctea El perfil saturado de una importante parte de los AG de la grasa láctea es una de las principales razones que explicaron la disminución del consumo de productos lácteos durante años. En la actualidad se conocen diversos componentes bioactivos en la leche con gran potencial para mejorar la salud humana. Los lípidos constituyen la fracción de la dieta más significativa en relación al valor nutricional de la carne y leche de rumiantes.
Tipo de grasa y efectos sobre concentración de colesterol plasmático Saturadas (SFA) y Monoinsaturadas (MUFA) C12:0, C14:0, C16:0 < C12, cadena larga (C18:0) NEUTROS Mono-insaturadas (C18:1) Poli-insaturadas (PUFA) Omega 3 (Ω-3): EPA, DHA Ácido ruménico (CLA) Relación PUFA/SFA = > 0,45 (FAO/OMS) Palmquist, 2010
Concentración de CLA en diferentes alimentos Alimento CLA total (mg/g grasa) Carne de vaca 4,3 Leche de vaca 4,5 Manteca 6,0 Queso muzzarela 4,9 Cordero 5,6 Pollo 0,9 Cerdo 0,6 Pescado 0,3 PennState University
El consumo de pasturas, ó el incremento en su participación en la dieta, presenta efectos benéficos sobre la composición de la grasa de la leche. El mecanismo estaría determinado por: altos niveles de ác. linolénico (C18:3, 65-90 mg/100 g AG) en las pasturas condiciones favorables para síntesis endógena de CLA
Algunas consideraciones prácticas: El análisis de la leche siempre debe evaluarse en forma global, teniendo en cuenta la composición de la misma y la producción de leche total.
Algunas consideraciones prácticas: Baja grasa y niveles normales de proteína: consumo de rebrotes de pasturas muy tiernos (primavera), baja fibra. Baja grasa y niveles normales ó bajos de proteína: altos niveles de AGPI en dieta (afrechillo de arroz, pasturas tiernas, expellers) Baja grasa y alta proteína, con altas producciones de leche: altos niveles de concentrado en la dieta (baja relación F/C). Inversión de la rel grasa/proteína. Alta grasa y baja proteína, con bajas producciones de leche: altos niveles de fibra en la dieta, con bajos niveles de energía (baja suplementación).
Consideraciones finales El incremento de la energía en la dieta determina: aumentos lineales de la producción leche y proteína láctea disminuciones lineales ó aumentos cuadráticos del % de grasa en leche El aporte de fibra efectiva en la dieta es necesario para asegurar la una buena funcionalidad ruminal y así la producción de precursores necesarios para la síntesis de grasa láctea.
Consideraciones finales El incremento de la proteína en la dieta no guarda relación directa con el contenido de proteína en la leche. El aporte de proteína en la dieta deberá en primer lugar proveer nitrógeno suficiente para optimizar la síntesis de proteína microbiana, y luego los requerimientos extras de PIR para complementar el aporte de AA necesarios a la glándula mamaria.
Bibliografía Luquet, F.M. Leche y productos lácteos. Cap. 1. Ed. Acribia. 1991. Rearte, D. Alimentación y composición de la leche en los sistemas pastoriles. Ed. CERBAS-INTA, Argentina. 1993. Gallardo, M. Alimentación y composición química de la leche. INTA Rafaela. Mercoláctea 2003. http://vaca.agro.uncor.edu/~pleche/material/material%20ii/a%20archivos%20internet/ Alimentacion/alimentacion_y_composicion_quimica_leche.pdf de Blas, C. Cambios en el perfil de ácidos grasos en productos animales en relación con la alimentación animal y humana. Importancia del ácido linoleico conjugado. 1. Rumiantes. FEDNA. 2004. Bauman et al. Mayor advances associated with the biosynthesis of milk. J Dairy Sci 89: 1235-1243. 2006.