Lecc02-01 VALORACIÓN NUTRITIVA DE LOS ALIMENTOS ALIMENTO INGERIDO DIGESTIÓN (Absorción) METABOLISMO Coste Aprox.? (%) ENERGÍA 40-70 PROTEÍNA 20-40 Otros 5-20 TRABAJO ÚTIL O PRODUCCIÓN
CALOR: Movimiento molecular de la materia, o toda aquello capaz de producir un cambio de temperatura VALORACIÓN ENERGÉTICA Antoine Lavosier, 3 Febrero de 1783 flogiston Q Lecc02-02 Q Tª O2 CO 2 =N2 O2 CO 2 =N2
Lecc02-03 Hess: El calor producido en una reacción ( = principio y final) es siempre el mismo con independencia del recorrido 1ª LEY DE LA TERMODINÁMICA E. Mecánica E. Eléctrica E. Química E. Lumínica E. CALÓRICA (E. Térmica) ENERGÍA: Capacidad para realizar un trabajo q W Q CO 2O2 CO 2 O 2 E. Química E F -E I = E = q - q - W BIOENERGÉTICA Balance E - q E - trabajo realizado (CALOR: Q) Entalpia de combustión
1 caloría: cantidad de calor necesaria para aumentar la Tª de 1 g de agua de 14.5 a 15.5ºC 1 caloría = Cal 1000 c = 1 Kcal o 1 C 10 6 c = 1000 Kcal o 1 Mcal e - Julio = Voltaje x Carga voltio x culombio voltio x amperio x segundo = 10 7 ergios Energía necesaria para acelerar un 1 g, a 1 cm/s Lecc02-04 E. potencial= M x g x h = 1 x 9.81 x 1 = 9.81 Jul Tª 1ºC de 2.34 ml agua 1 caloría : 9.81 / 2.34 = 4.184 Julios
Lecc02-05 ENERGIA BRUTA O CALOR DE COMBUSTION Bomba Calorimétrica 6 5 1 3 O 2 2 6 4 1- Muestra 2- Bomba acero inoxidable 3- Recipiente con agua 4- Hilo de platino u oro 5- Termómetro (0.01 ºC) 6- Agitador Principio: - Combustión de la muestra - Medir aumento de Tª - Peso de agua y acero - Calores especícos de agua y acero
O 2 CO 2 H 2 O Valores típicos de calor de combustión o E.B de principios inmediatos y alimentos (Kcal/g MS) Principios Inmediatos Alimentos Glucosa 3.74 Maíz 4.43 Almidón 4.23 Avena 4.68 Lactosa 4.16 Paja 4.43 Glúcidos 4.1 Lecc02-06 Albumina 5.68 T. Soja 4.65 Caseina 5.82 T. Girasol 4.65 Prótidos 5.6 Acético 3.49 Mantequilla 9.21 Glicerol 4.26 Ac. oliva 9.35 Palmítico 9.37 n Lípidos 9.3 Otros Urea 2.53 Predicción Metano 13.2 EB (Kcal/g) = 5.40 PB (g/g) + 9.72 EE (g/g) + 4.59 FB (g/g) + 4.24 ELN (g/g)
Lecc02-07 PARTICION DE LA ENERGÍA EN EL ORGANISMO Medición Concepto ALIMENTO Inef. Dig. Sól y Líq Inef. Dig. Gas Inef. Met. Sól y Líq. Inef. Met. Calor TRABAJO ÚTIL O PRODUCTO Heces E. BRUTA E. DIGESTIBLE Gases Orina E. METABOLIZABLE Inc. Térmico E. NETA digestibilidad d = ED / EB metabolicidad q = EM / EB Efic. Utiliz. EM k = EN / EM
Lecc02-08 DIGESTIBILIDAD APARENTE Y REAL Ingerida E I Digestibilidad = aparente (%; %/100) Digestibilidad = real (%; %/100) E I -E H E I E I -(E H -Ee) E I Heces E H origen Dieta (E H -Ee) endógena (Ee)
Lecc02-09 METODOS PARA DETERMINAR LA DIGESTIBILIDAD DIRECTOS Jaula Metabólicas Bolsas Recogida Catéteres de orina Comederos Automáticos INDIRECTOS In Vivo - Marcadores animales en grupo - Fístula esofágica + Marcadores Animales en pastoreo - Indice fecal Animlaes en pastoreo In vitro ( Predictivas ) A. Enzimáticos (pepsina -celulasa) (pancreatina) B. Líquido de rumen (Tilley-Terry) C. Otros. In situ / In saco / Bolsas móviles
Lecc02-10 MSI x {M}i = MSE x {M} h Digestibilidad MS = 1 - (MSE / MSI) = 1 - ({M}i / {M}h) MARCADORES DE DIGESTIBILIDAD Propiedades de un marcador Tipo de marcadores a.- Indigestible e Inadsorbible a.- Externo: Cr 2 O 3 b.- Mezclado completo y uniforme tierras raras c.- Inerte tierras diatomeas d.- Poco voluminoso e.- Fácil de analizar en heces y digesta b.- Interno: Lignina sílice, alcanos Fundamento Teórico (en Equilibrio dinámico) MSI MSE Marcador ingerido = Marcador excretado
Lecc02-11 FACTORES QUE AFECTAN LA DIGESTIBILIDAD 1. Temperatura 2. Ejercicio físico 3. Enfermedades, Parasitosis... 1. Especie / Raza 2. Edad y sexo 3. Estado Fisiológico 1. Composición química 2. Origen botánico 3. Composición ración 4. Preparación y conservación Nivel o o Plano de Alimentación ***
Cte: 4.4 forrajes 4.6 concentrados Lecc02-12 SIGNIFICADO DE LA DIGESTIBILIDAD FECAL: ENERGIA A/ General E.D. (kcal/kg) = (Nutrientes.digestibles (g/kg) x e- (kcal/g)) M Teórico Cerdos Rumiantes P.B digestible 5.6 5.39 5.32 E.E digestible 9.3 8.91 8.18 F.B digestible 4.1 4.15 3.53 E.L.N digestible 4.1 4.19 4.31 B/ En raciones con un bajo contenido en E.E. E.D. (kcal/kg) = MOD (g/kg) x e- (kcal/g))
Lecc02-13 MÉTODOS DE PREDICCION DE LA DIGESTIBILIDAD RAPIDEZ PRECISIÓN COSTE ESPECIES MÉTODO + + + --- --- TABLAS + + + - - - - - Herbívoro ESTADO DE CRECIMIENTO - - + Herbívoro ÍNDICE DE FIBROSIDAD - - ++/+++ ++/+++ ANALÍTICO - - - +++/++ +++/++ ENZIMÁTICO (in vitro: enzimas, liq. Ruminal; In situ: fija, movil) + + - /+++ +/++ NIR A A A A
Sin embargo, no toda la energía ingerida no presente en las heces tiene un destino productivo o neto PÉRDIDAS EN ORINA Y GASES (Metano) Lecc03-01 E. Orina E. Gases E. Heces EM E. Bruta E. Metabolizable = E.B. - E. HECES -E. ORINA -E. GASES -Q FERMENTACIÓN
Lecc03-02 Concentración Energética Ración M/D = Mcal EM /Kg MS METABOLICIDAD q = EM / EB Fibra + N no utilizado metabolicamente + q = ED EB Pérdidas (%/EB) EM/ED Monogástricos Orina 2-5 % Gases 1-2 % 0.96 (0.92-0.98) x EM ED Rumiantes Orina 3-7 % Gases 6-12% 0.82 (0.80 forraje malo 0.88 concentrado)
Lecc03-03 PÉRDIDAS EN FORMA DE CALOR: INCREMENTO TÉRMICO Q Q E.Neta M I.T. M I.T. PRODUCCIÓN Q FERMENTACIÓN E.Neta f, g, l EM M E. metabolizable EM PRODUCCIÓN
Lecc03-04 CAUSAS DEL INCREMENTO TÉRMICO INCREMENTO TÉRMICO Q Ineficiencia metabólica Causas: 1. - Trabajo de comer y en su caso, rumiar 2. - Trabajo de digestión y absorción. 3. - Esfuerzo metabólico (transporte, presión, renovación tisular, etc) Forraje (heno) Concentrado (cebo) Nivel alimentación bajo alto bajo alto Incremento Térmico Kcal / Mcal EM 340 450 280 310 % Dig y Absorción 12.4 28.9 12.9 31.5
Lecc03-05 INEFICIENCIA ENERGÉTICA TEÓRICA DE UTILIZACIÓN METABÓLICA DE LOS NUTRIENTES MAS COMUNES NUTRIENTE C.C./E.B. (Kcal/mol) ATP (mol/mol) (Kcal/ mol) * I.T. (%) GLUCOSA ESTEÁRICO ACETICO PROPIONICO BUTIRICO PROTEINA** 673 2711 195 367 524 512 38 146 10 18 25 22 456 1752 120 216 300 264 32.2 35.4 38.5 41.2 42.8 48.5*** * En condiciones fisiológicas ATP a ADP rinde 12 kcal ** Suponiendo un PM medio de 100 g/mol ***Incluso superior si se tienen en cuenta que el N excedentario hay que eliminarlo en forma de urea u otros compuestos orgánicos
Lecc03-06 PRODUCCION DE CALOR E INCREMENTO TERMICO Q Q ferment. I.T. manten. Metab. Ayuno IT lact E. Bruta E. Digestible E. Neta mantenimiento E. Metabolizable E. Neta Lactación E. Heces E. metano E. orina IT cebo E. Neta Cebo E. Retenida o producida
Lecc03-07 Produc. Calor BE=0 DIFICULTADES DE MEDICION DEL I.T. EM ingerida ITp ITm BE > 0 (ENp) Producción Q BE < 0 ENm EMm 1 2 3 4 EM ingerida ITm= PC 2-PC 1 EM 2 -EM 1 ITp= PC 4-PC 3 EM 4 -EM 3
Lecc03-08 MÉTODOS PARA MEDIR LA PRODUCCIÓN DE CALOR Y LA RETENCIÓN DE ENERGIA 1-Calorimetría Indirecta 2-Calorimetría Directa Q = f ( Tª) Q O 2 CO 2 CO 2 / O 2 = f (sustrato) 1-Retención directa EB producto, Sacrificio sequencial grasa < prot < carboh. 2-Balance C-N 0.71 < 0.81 < 1.00 EM INGERIDA 3-Predicción de la composición corporal a.- Método de dilución D 2 O (Óxido de Deuterio) b.- Densimetría (Peso, Volumen) c.- Otros: Scanner, Resonancia magnética nuclear
Lecc03-09 EFICIENCIA DE UTILIZACION DE LA ENERGÍA METABOLIZABLE: K retención EM = EN + IT K = EN EM K = Pendiente de la recta EN 2 EN 1 EN EN 2 -EN 1 K = = EM EM 2 -EM 1 EM 1 EM 2 Ingestión
Lecc03-10 FACTORES QUE AFECTAN LA EFICIENCIA DE UTILIZACION DE E.M. (K) 1.- Especie animal Monogástricos vs Rumiantes: Rumiantes: INFERIOR y MAS VARIABLE 2.- Destino de la EM: km > kh>kl>kf> kg 3.- Concentración energética de la ración: K = f (q) o f (M/D) 4.- Contenido en proteína bruta de la dieta
Lecc03-11 RELACIÓN ENTRE K y M/D EN RUMIANTES 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 km kf km:0.35qm+0.503 = 0.72 (cte) kl kf= 0.78qm+0.006 0.30 SUBPRODUCTOS FORRAJE Y ENSILADO 0.20 PAJA HENO T. OLEAGINOSAS CEREALES 1.7 1.9 2.2 2.4 2.6 2.9 3.1 3.3 Mcal/Kg MS
Lecc03-12 EFICIENCIA CONJUNTA MANTENIMIENTO Y CEBO (Kmf) kmf f ( M/D y NP) E.Neta Kmf(M/D=3) Mcal/kg ENf (M/D = 3) ENf (M/D= 2) ENm NP=1 Kmf(M/D=2) EMetab.
Lecc03-13 EFICIENCIA CONJUNTA MANTENIMIENTO Y CEBO (Kmf) kmf f ( M/D y NP) NP 2 E.Neta NP 1 NP* = ENm + ENp ENm ENm NP=1 Kmf 1 > Kmf 2 NP = Nivel de Producción EMetab.
Lecc03-14 EFICIENCIA CONJUNTA MANTENIMIENTO Y CEBO (Kmf) ENm + Enf (1) Kmf = = EMI ENm + ENf ENm/Km + ENf/kf (2) NP = ENm + ENf ENm Kmf = NP x Km x Kf Kf + Km (NP-1) ENmf = EM x Kmf
Lecc03-15 VALORES RECOMENDADOS DE K ((k m,k f,k l,k g,k h ) MANTENIMIENTO (km) CERDOS 0.80 AVES 0.85 RUMIANTES 0.72 f(m/d) = (0.66-0.76) CRECIMIENTO/ ENGORDE (kf) MONOGASTRICOS 0.70 (0.50-0.90) RUMIANTES f (M/D) (0.30-0.60) LACTACIÓN (kl) CERDA 0.73 0.85 (reservas) RUMIANTES 0.59 f (M/D)= (0.57-0.65) 0.85 (reservas) GESTACIÓN (kg) CERDA 0.21 RUMIANTES 0.19 PUESTA (kh) 0.70 0.75 (reservas)
Lecc04-01 SISTEMAS DE VALORACION ENERGÉTICA Valor Energético Unidades PRECISIÓN - aditividad - conocimiento de los factores de variación. = Necesidades Energéticas Unidades ECONOMÍA Recursos OBJETIVO: SIMPLE / RÁPIDO FACIL DE USAR
Lecc04-02 SISTEMAS DE VALORACIÓN ENERGÉTICA: RUMIANTES EB Heces Orina, Gas Calor 1880 TDN (kg/100kg) = PBD+2.25EED+ FBD+ELND (EE.UU.) 1970 (ED) EM AFRC km>kl>kf>kg f(m/d ; Nivel de producción) km:0.35qm+0.503=0.72 (cte) kf= 0.78qm+0.006 kg= 0.35qm+0.42= 0.61(cte) NRC INRA EQUIVALENTES ALMIDÓN relativo a almidón ENi /EN almidón (EUROPA) 1970 EN M, EN F, EN L UFL, UFVo UFC UFL= UFV= EM x K L 1700 EM x Kmf 1820
Lecc04-03 SISTEMAS DE VALORACIÓN ENÉRGETICA: PORCINO ED EM = 0.90-0.96 ED DIETAS -Uniformes - M/D -AdLibitum k muy ctes fibra (CH 4 ) concentrado kf = 0.71 (k PROTEINA : 0.6 k GRASA : 0.8) km = cte (Holanda, Dinamarca, Francia EN) - Abanico grande de alimentos y poco estandarizados - Canales poco homogéneas (tipo genético o sist. Producción)
Lecc04-04 SISTEMAS DE VALORACIÓN ENERGÉTICA: AVICULTURA Heces y orina juntas EM DIETAS -Uniformes - M/D -AdLibitum k muy ctes EM EM N (-8.22 kcal/gn retenido) Calor combustión N-ácido úrico: 8.73 EM < EM N E.M. corregida para un BN=0 (Mantenimiento)
Lecc04-05 JUSTIFICACIÓN DE LA CORRECCION BN = 0 PB (%dieta) GMD Excreción N ORINA Energía orina N1 E.orina1 EM estimada EM1 MANTENIMIENTO > > N2 N3 E.orina3 > > N4 E.orina4 > > N INGERIDO > E.orina2 > E.orina > > > > EM2 EM3 EM4 EM N
Lecc04-06 SISTEMAS DE VALORACIÓN ENÉRGETICA: HUMANOS Coeficientes Fisiológicos de ATWATER EB Dig.Apar. Orina Valor Experimental (kcal/g) (%) (kcal/g) kcalem/g H. Carbono 4.15 97 --- 4.03 4 Grasa 9.4 95 --- 8.93 9 Proteína 5.65 92 1.15 4.05 4
Lecc04-07 SISTEMAS DE VALORACIÓN ENÉRGETICA: PERROS EM (NRC, 1985) Digestibilidad EM (%) (kcal/g nutriente) P.B. (C.P.) 80 3.50 E.E. (C.F.) 90 8.46 ELN 85 3.50 FB 0 ---