Aminoácidos: fundamentos básicos

En porcino, la deposición proteica asociada principalmente al crecimiento muscular (tejido magro) requiere del aporte, digestión y metabolización de la proteína como suministrador de aminoácidos (AA). Existen alrededor de 20 AA en los ingredientes que conforman la dieta, conocidos como AA proteinogénicos, que permitirán la biosíntesis de proteína. No todos los AA son esenciales ya que el cerdo es capaz de sintetizar parcial o totalmente de “novo” de forma más o menos eficiente la mitad de ellos: Alanina, Asparagina, Aspartato, Cisteína, Glutamato, Glutamina, Glicina, Prolina, Serina y Tirosina, siempre y cuando no estemos en déficit de N, proteína o de algún aminoácido que sea precursor.

Al optimizar los alimentos porcinos, las recomendaciones mínimas de AA se cumplen incluyendo diferentes fuentes de proteínas y AA sintéticos. Estas recomendaciones se expresan como concentración de AA en los alimentos y su digestibilidad ileal estandarizada (DIS).

Por tanto, definimos como esenciales aquellos AA que no sintetiza el organismo animal o no lo hace en la cantidad o ritmo suficientes para satisfacer los requerimientos y, por tanto, deben aportarse con el alimento (Wang et al. 2014). En porcino, la lisina (Lys) es el AA esencial primer limitante ya que suele ser el AA más deficiente en la mayoría de los ingredientes típicamente disponibles en los alimentos para porcino, en relación a los requerimientos (NRC 2012, FEDNA 2019).

Cuando un aminoácido esencial no se proporciona en cantidades adecuadas en la dieta, la síntesis de proteínas se limita a la disponibilidad de ese AA. Una forma de describir un aminoácido limitante es usar el concepto de un barril de Liebig basado en una función de mínimos de Michaelis-Menten (Figura 1). La proteína es el barril de Liebig y los aminoácidos son las duelas individuales que componen el barril. Cuando una duela es más corta que las otras, el barril solo se puede llenar hasta el nivel de la duela más corta. En otras palabras, cuando un aminoácido esencial resulta deficiente, las proteínas solo se pueden sintetizar al nivel de disponibilidad de ese aminoácido limitante, el primero que limita el aprovechamiento del resto. La lisina es el AA más comúnmente limitante en porcino.

Los aminoácidos administrados en exceso se desaminarán y la urea resultante se excretará en la orina (con un gasto energético asociado al proceso de desaminación). Encontrar un buen equilibrio entre el suministro de AAs y las necesidades o recomendaciones de AAs es importante por razones fisiológicas, metabólicas y productivas. La proteína es un nutriente relativamente caro y muchos países dependen de fuentes de proteína importadas para la alimentación animal (caso generalizado en EU). Además, el uso ineficiente de la proteína, por su reducida digestibilidad o/y disponibilidad, contribuye a aumentar la excreción de nitrógeno, cuyo impacto ambiental es un problema en diferentes áreas productoras de cerdos a nivel mundial. Con la creciente disponibilidad de AA sintéticos como L-Lys, DL-Met (o análogos de L-Met), L-Thr, L-Trp y L-Val, actualmente es posible formular dietas bajas en proteínas con un contenido de AA equilibrado.

Los aminoácidos son moléculas simples de bajo peso molecular, constituidas por cadenas hidrocarbonadas con un grupo amino (NH₂) y un grupo ácido (COOH). Todos los aminoácidos, a excepción de la glicina, presentan isomería óptica y, por tanto, pueden presentarse en sus dos formas estereoisómeras: D y L. En las proteínas de origen animal sólo se presenta la forma L. Sin embargo, en ciertos casos y previa transformación a la forma L correspondiente, el animal dispone de enzimas capaces de utilizar la forma D. Así, para la metionina (Met), ambas formas son igualmente disponibles. Para el triptófano (Trp), la equivalencia es alta en porcino (90-100%) pero sólo del 55 al 85 % en aves. Por el contrario, los isómeros D de la lisina y treonina (Thr) no son biológicamente activos, por lo que no tienen valor nutricional alguno para el animal. En la Unión Europea, los aminoácidos, sus sales y análogos se clasifican dentro de la categoría de los aditivos nutricionales en un grupo funcional independiente (3c) según el Reglamento (CE) 1831/2003. Lys, Met, Thr, Trp, valina (Val), isoleucina (Ile), arginina (Arg) e histidina (His) son los aminoácidos de síntesis actualmente disponibles para la fabricación de alimentos.

Concepto de proteína ideal

El concepto de proteína ideal fue propuesto hace más de 50 años por Mitchell (1964) y sigue siendo vigente. La máxima eficiencia de utilización metabólica de la proteína y los AAs esenciales se obtendrá cuando el aminograma (cantidad relativa de los distintos AAs esenciales) absorbido, y en sangre, sea lo más similar posible al aminograma retenido o requerido por el animal. Así, el valor biológico de la proteína absorbida y de cada AA esencial supuestamente serán óptimos. Para que este principio tenga utilidad práctica se requiere:

1. Que las necesidades relativas de AAs para cada función productiva (crecimiento, gestación, producción de leche, etc.) no varíen sustancialmente con la edad o el tiempo y además que las necesidades en AAs esenciales para mantenimiento sean escasas
2. Que el contenido en aminoácidos del alimento se exprese en AAs digestibles, más concretamente en AAs digestibles estandarizados en íleon (DIS). Cuando se utiliza la proteína ideal con AAs totales se asume que la digestibilidad es la misma para todos los aminoácidos de la dieta.

En estas condiciones, las necesidades de AAs en términos de proteína ideal se expresan en relación a las necesidades de Lys (tomando las necesidades de Lys DIS = 100%). La expresión de los demás AAs en relación a Lys es muy útil desde un punto de vista práctico dado que simplifica la formulación; el nutricionista solo tiene que considerar la evolución de los requerimientos de Lys SID a lo largo del tiempo y combinarlo con un perfil de proteína ideal constante.