Digestibilidad del almidón en porcino
Escribe KEB Knudsen knuderik.bachknudsen@agrsci.dk
17-ago-2005 (hace 19 años 4 meses 11 días)El almidón es la principal fuente de carbohidratos en las dietas para
cerdos donde representa del orden de un 40-55 % de la materia seca. A causa
de su alta proporción en la dieta, hay un interés natural en un
mayor entendimiento de los factores del alimento (bioquímicos y fisicoquímicos)
que puedan influir sobre la digestión del almidón en el tracto
gastrointestinal del cerdo y que puedan tener una influencia profunda en su
valor nutritivo.
El almidón nativo es un material semi-cristalino sintetizado como gránulos esferoides en diferentes tejidos de las plantas, de las cuales los cereales, guisantes y habas son los ingredientes más importantes en la nutrición porcina. El almidón puro consiste predominantemente de α-glucanos en forma de amilosa y amilopectina. La amilosa es una molécula bastante lineal con enlaces α(1-4), mientras que la amilopectina es una molécula mucho más grande y fuertemente ramificada. Los dos α-glucanos se presentan en diferentes proporciones en los gránulos de almidón; la amilopectina forma un sistema cristalino helicoidal y ramificado esparcido en una lamela amorfa.
Mediante la difracción por rayos-X el almidón se puede dividir en los tipos A, B, y C. El almidón de tipo A se encuentra en los cereales y tiene en general una estructura abierta, mientras que el almidón del tipo B es más compacto y se encuentra en los tubérculos como por ejemplo la patata. El almidón del tipo C es una combinación del almidón A y B, y se presenta en las leguminosas.
Los almidones de los cereales y leguminosas del pienso se encuentran siempre asociados a proteínas, siendo muchas de ellas relativamente hidrofóbicos, y la matriz de proteína-almidón se encuentra rodeada por paredes de la célula. Por tanto, el almidón tiende a ser mantenido protegido del agua en el interior de las partículas ingeridas. Los almidones de los tubérculos y leguminosas están especialmente bien protegidos del ambiente polar de los líquidos luminales, pero aún en cereales como el trigo la α-amilasa no puede tener acceso a ellos a menos que hayan sido alterados físicamente. El principal proceso que facilita la disponibilidad del almidón para la penetración de agua y la consiguiente acción de la α-amilasa es el procesamiento físico (fracturación, molienda, molienda de rodillos) de los granos o legumbres y el calentamiento (granulación, expander, extrusión). El tratamiento hidrotérmico altera la forma física del almidón de una estructura cristalina a gel, que amplia la superficie y promueve la entrada eficiente en la solución polar para la interacción con la α-amilasa. Enfriar después de calentar re-altera suficientemente el estado físico de los polisacárido para reducir su digestibilidad.
Aunque todo almidón pueda ser potencialmente digerido por la α-amilasa y las enzimas de las vellosidades del intestino delgado, una cierta fracción del almidón resistirá la digestión en el intestino delgado, bien porque esta atrapado dentro de las células enteras de la planta y las matrices del alimento (almidón resistente, RS1), los gránulos del almidón son resistentes (RS2), el almidón está deteriorado (RS3) o modificado químicamente (RS4).
La estructura abierta del almidón de los cereales permite el acceso fácil a la hidrólisis por la a-amilasa y la mayoría de estudios con cerdos canulados en ileon muestran que la mayor parte del almidón se ha absorbido cuando la digesta alcanza el fin del intestino delgado con valores del orden de 96%. El tratamiento térmico, cocción o extrusión, alteran la estructura nativa del almidón y hacen aún más digerible al almidón de los cereales. Un factor que puede reducir la digestibilidad del almidón en el intestino delgado es el tamaño de partícula del pienso: las partículas groseras pueden encapsular los nutrientes intracelulares y proteger el contenido de la digestión de las enzimas endógenas. Los almidones de tipo B y C son generalmente menos digeribles que el de los cereales. Por ejemplo, sustituir cereal por el almidón de guisante reduce consistentemente la digestibilidad del almidón de la dieta mixta, y estudios en los que la única fuente de almidón son los guisantes y habas han mostrado valores de 84-88%. Aún más baja es la digestibilidad del almidón crudo de tipo C de los tubérculos (por ejemplo la patata) con valores de 40-50%. Sin embargo, el almidón crudo de patata sólo es utilizado ocasionalmente en la producción porcina.
El almidón resistente a la digestión del intestino delgado es rápidamente fermentado por la microflora residente del intestino grueso y sólo excepcionalmente aparecerá en la digesta en cantidades significativas más allá del colón proximal. La fermentación del almidón en el intestino grueso estimula la formación de butirato, que puede tener una influencia positiva en la fisiología del intestino debido a que es un sustrato energético importante para el estrato epitelial del intestino grueso.
La consecuencia metabólica de la substitución de almidón de fácil digestión en el intestino delgado por almidón resistente es un flujo más reducido, pero uniforme, de glucosa a la vena porta y un aumento de la producción de ácidos grasos de cadena corta y particularmente de butirato.
El almidón nativo es un material semi-cristalino sintetizado como gránulos esferoides en diferentes tejidos de las plantas, de las cuales los cereales, guisantes y habas son los ingredientes más importantes en la nutrición porcina. El almidón puro consiste predominantemente de α-glucanos en forma de amilosa y amilopectina. La amilosa es una molécula bastante lineal con enlaces α(1-4), mientras que la amilopectina es una molécula mucho más grande y fuertemente ramificada. Los dos α-glucanos se presentan en diferentes proporciones en los gránulos de almidón; la amilopectina forma un sistema cristalino helicoidal y ramificado esparcido en una lamela amorfa.
Mediante la difracción por rayos-X el almidón se puede dividir en los tipos A, B, y C. El almidón de tipo A se encuentra en los cereales y tiene en general una estructura abierta, mientras que el almidón del tipo B es más compacto y se encuentra en los tubérculos como por ejemplo la patata. El almidón del tipo C es una combinación del almidón A y B, y se presenta en las leguminosas.
Los almidones de los cereales y leguminosas del pienso se encuentran siempre asociados a proteínas, siendo muchas de ellas relativamente hidrofóbicos, y la matriz de proteína-almidón se encuentra rodeada por paredes de la célula. Por tanto, el almidón tiende a ser mantenido protegido del agua en el interior de las partículas ingeridas. Los almidones de los tubérculos y leguminosas están especialmente bien protegidos del ambiente polar de los líquidos luminales, pero aún en cereales como el trigo la α-amilasa no puede tener acceso a ellos a menos que hayan sido alterados físicamente. El principal proceso que facilita la disponibilidad del almidón para la penetración de agua y la consiguiente acción de la α-amilasa es el procesamiento físico (fracturación, molienda, molienda de rodillos) de los granos o legumbres y el calentamiento (granulación, expander, extrusión). El tratamiento hidrotérmico altera la forma física del almidón de una estructura cristalina a gel, que amplia la superficie y promueve la entrada eficiente en la solución polar para la interacción con la α-amilasa. Enfriar después de calentar re-altera suficientemente el estado físico de los polisacárido para reducir su digestibilidad.
Aunque todo almidón pueda ser potencialmente digerido por la α-amilasa y las enzimas de las vellosidades del intestino delgado, una cierta fracción del almidón resistirá la digestión en el intestino delgado, bien porque esta atrapado dentro de las células enteras de la planta y las matrices del alimento (almidón resistente, RS1), los gránulos del almidón son resistentes (RS2), el almidón está deteriorado (RS3) o modificado químicamente (RS4).
La estructura abierta del almidón de los cereales permite el acceso fácil a la hidrólisis por la a-amilasa y la mayoría de estudios con cerdos canulados en ileon muestran que la mayor parte del almidón se ha absorbido cuando la digesta alcanza el fin del intestino delgado con valores del orden de 96%. El tratamiento térmico, cocción o extrusión, alteran la estructura nativa del almidón y hacen aún más digerible al almidón de los cereales. Un factor que puede reducir la digestibilidad del almidón en el intestino delgado es el tamaño de partícula del pienso: las partículas groseras pueden encapsular los nutrientes intracelulares y proteger el contenido de la digestión de las enzimas endógenas. Los almidones de tipo B y C son generalmente menos digeribles que el de los cereales. Por ejemplo, sustituir cereal por el almidón de guisante reduce consistentemente la digestibilidad del almidón de la dieta mixta, y estudios en los que la única fuente de almidón son los guisantes y habas han mostrado valores de 84-88%. Aún más baja es la digestibilidad del almidón crudo de tipo C de los tubérculos (por ejemplo la patata) con valores de 40-50%. Sin embargo, el almidón crudo de patata sólo es utilizado ocasionalmente en la producción porcina.
El almidón resistente a la digestión del intestino delgado es rápidamente fermentado por la microflora residente del intestino grueso y sólo excepcionalmente aparecerá en la digesta en cantidades significativas más allá del colón proximal. La fermentación del almidón en el intestino grueso estimula la formación de butirato, que puede tener una influencia positiva en la fisiología del intestino debido a que es un sustrato energético importante para el estrato epitelial del intestino grueso.
La consecuencia metabólica de la substitución de almidón de fácil digestión en el intestino delgado por almidón resistente es un flujo más reducido, pero uniforme, de glucosa a la vena porta y un aumento de la producción de ácidos grasos de cadena corta y particularmente de butirato.