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COMPOSICIÓN DE LA GRASA DE LA LECHE EN DIFERENTES GRUPOS RACIALES DE VACAS Y CABRAS MANEJADAS BAJO DIFERENTES
SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN
DR. JOSÉ LUIS ESPINOZA VILLAVICENCIO, MC. RICARDO ORTEGA PÉREZ, DR. ALEJANDRO PALACIOS ESPINOSA, DR. ARIEL GUILLÉN TRUJILLO
INTRODUCCIÓN
La leche es uno de los alimentos más completos para el ser humano, dadas las
características de sus nutrimentos. Es una importante fuente de nutrientes ricos en
energía, en proteína de alta calidad y en minerales y vitaminas. La materia grasa
es la que más contribuye al contenido energético y es una fracción que influye en
gran parte en las propiedades físicas, las características de procesado y la calidad
organoléptica de la leche y de los productos lácteos. Además, de todos los
componentes principales de la leche, la materia grasa es la fracción más variable y
su síntesis es afectada por varios factores, especialmente nutritivos y ambientales
(Bauman et al., 2001).
La grasa láctea es posiblemente la más compleja de la grasa comestibles. En ella
se han detectado cerca de 40 ácidos grasos (AG) diferentes con longitudes de
cadena que van desde C2 hasta C28, incluyendo pares, impares, saturados,
insaturados, cis y trans (Ledoux et al., 2005).
Las relaciones entre nutrición y salud humana han sido estudiadas extensamente
en los últimos años, como consecuencia de la creciente preocupación de los
consumidores por la seguridad alimentaria, pero también por las posibilidades de
utilización de la dieta como vehículo para la ingestión de nutrientes que han
demostrado poseer efectos favorables en la prevención y el control de
enfermedades. Desde este punto de vista, los lípidos constituyen una fracción de
la dieta particularmente significativa, al haber sido relacionados con innumerables
enfermedades (Martínez, 2007). Algunos de los AG de la leche han mostrado
tener propiedades interesantes para la salud de los consumidores, especialmente
el ácido butírico (C4:0), el ácido vaccénico (trans-11, C18:1), y los ácidos linoleicos
conjugados (CLAs, C18:2) (Palmquist, 1988).
El término ácido linoleico conjugado (CLA), incluye a un grupo de isómeros del
ácido linoleico con un arreglo conjugado en los dobles enlaces. Esto quiere decir
que los dobles enlaces del ácido graso se encuentran separados por un átomo de
carbono, y no por dos, como ocurre en el ácido linoleico. Aunque estos isómeros
conjugados del ácido linoleico se encuentra ampliamente distribuidos
en la naturaleza, sus concentraciones son muy bajas en la mayoría de los
alimentos, excepto en la leche y carne de los rumiantes (Khanal y Olson, 2004) .
Los isómeros de mayor importancia biológica son el CLA cis-, trans-11 cuyo
nombre trivial es ácido ruménico (Ellen et al., 2004) y el CLA trans-10, cis-12 .
Dentro de sus principales efectos se destacan su potente actividad
anticarcinogénica, antiateroesclerótica, antidiabética, aumento de la respuesta
inmune (Khanal y Olson, 2004).
Los componentes mayores de la leche (principalmente la grasa) no son estáticos y
varían con la raza, número de parto, frecuencia de ordeño y el estado fisiológico y
factores nutricionales (Palmquist et al., 2005). Estos factores pueden ofrecer
caminos prácticos para modificar la composición de la leche. Factores como el
nivel de producción de leche y grasa, la concentración de grasa en la leche, la
raza, la etapa de la lactancia y el número de partos tienen una influencia muy baja
sobre la composición de la grasa y por ello no es necesario tenerlos en cuenta
para diseñar estrategias que busquen incrementar el contenido de CLA (Lock et
al., 2005). La dieta es el factor más importante y con su manipulación se pueden
obtener incrementos de más de ocho veces en la concentración de CLA (Dihman
et al., 1999).
La leche de vacas alimentadas con forrajes verdes frescos, especialmente
aquellos que se consumen bajo pastoreo, han mostrado una mayor proporción de
AG insaturados en relación a los saturados, con una mayor cantidad de AG
poliinsaturados (en particular C18:2 cis-9, trans-11) que las vacas alimentadas con
dietas basadas en ensilajes (Elgersma et al., 2006).
En México, la producción lechera de la explotación de ganado bovino de razas
especializadas. Se desarrolla en todo su territorio, se realiza en sistemas que van
desde el tecnificado hasta los de subsistencia en una misma región. Se distinguen,
de forma general, cuatro sistemas: el especializado, el semiespecializado, el de
doble propósito y el familiar o de traspatio. En algunos de ellos, principalmente en
el sistema de doble propósito con genotipos producto de cruzas de razas
especializadas con ganado cebú y como en el caso de muchos ranchos de Baja
California Sur que explotan bovinos criollos o cruzas indefinidas, la alimentación
se basa exclusivamente en forrajes producidos en pradera y/agostadero,
principalmente después de la temporada de lluvias. Una parte de los derivados de
la leche que se consume en México, principalmente quesos y dulces proviene de
la leche cabras manejadas bajo sistemas de producción extensivos. Con base en
los antecedentes anteriores se plantea la hipótesis de que la grasa de la leche
producida bajo las condiciones de alimentación en pastoreo tiene una composición
diferente en su contenido de ácidos grasos que los lípidos de leche producida por
vacas y cabras alimentadas con forrajes henificados y concentrados en los
sistemas tradicionales de producción intensiva. Por las razones anteriores, el
objetivo del presente trabajo es determinar la composición de la grasa de la leche
en diferentes grupos raciales de vacas y cabras mantenidas bajo distintos
sistemas de alimentación.
REVISIÓN DE LITERATURA Usualmente, las dietas consumidas por los rumiantes contienen solo 4 a 6% de
lípidos. Sin embargo, estos nutrientes son parte importante de la ración de los
rumiantes porque contribuyen directamente con casi el 50% de la grasa de la
leche y son la fuente más concentrada en energía en los alimentos. En los forrajes
solo se encuentran pequeñas cantidades de lípidos (Wattiaux y Grummer, 2001).
Los triglicéridos se encuentran principalmente en los granos de cereales, semillas
oleaginosas y grasas de origen animal. Los glicolípidos son una segunda clase de
lípidos encontrados principalmente en los forrajes (gramíneas y leguminosas). Los
fosfolípidos, tienen una estructura parecida a los triglicéridos con la excepción de
que uno de los tres ácidos grasos ha sido reemplazado por un fosfato ligado a otra
estructura compleja; son componentes menores en los alimentos, encontrados
principalmente en las bacterias del rumen (Wattiaux y Grummer, 2001).
Los ácidos grasos comunes encontrados en los lípidos de plantas varían de 14 a
18 carbonos. Los lípidos de plantas típicamente contienen 70 a 80% de ácidos
grasos insaturados. Por otro lado, las grasas de origen animal contienen 40-50%
de ácidos grasos saturados. El grado de saturación tiene un efecto marcado en el
modo de digestión por los animales (Wattiaux y Grummer, 2001).
En los últimos 15 años, una gran cantidad de investigaciones han evaluado los
efectos de la dieta sobre la proporción de los ácidos grasos de la leche,
particularmente la concentración de ácido linoleico conjugado (CLA) y ácidos
grasos n−3 (Palmquist et al., 2005). Siendo los isómeros de mayor importancia
biológica, el CLA (cis-9, trans-11) cuyo nombre trivial es ácido ruménico y el CLA
(trans-10, cis-12; Palmquist, 1988). Se ha intentado incrementar en la leche la
cantidad de ácido ruménico, específicamente el isómero cis-9, trans-11 y el ácido
vaccenico (VA, 18:1 trans-11). El ácido ruménico encontrado en la grasa de la
leche, es básicamente un producto de la síntesis endógena en la glándula
mamaria, que utiliza como substrato al ácido vaccenico producido en el rumen
como resultado de la biohidrogenación incompleta de los ácidos grasos linoleico y
α-linolénico (Kay et al., 2004). Este ácido es también un intermediario de la
biohidrogenación incompleta del ácido linoleico, parte se escapa del rumen y
provee el remanente de ácido ruménico encontrado en la grasa de la leche (Rico
et al., 2007).
La grasa de la leche es, posiblemente, la más compleja de las grasas comestibles.
En ella se han detectado cerca de 400 ácidos grasos diferentes, con longitudes de
cadena que van desde C2 hasta C28, incluyendo pares, impares, saturados,
insaturados, cis y trans (Ledoux et al., 2005). Tanto la grasa de la leche y de la
carne de los rumiantes juegan un papel importante en la nutrición humana (Parodi,
2004). Sin embargo, la grasa de rumiantes contiene un nivel bajo de ácidos grasos
poliinsaturados (PUFAs) y una proporción relativamente alta de ácidos grasos
saturados (láurico, mirístico y palmítico) los cuales tienen efectos potenciales
adversos sobre la salud humana, siendo considerados como factor de alto riesgo
para la enfermedad coronaria del corazón, aterosclerosis, y agudeza visual,
(Berner, 1993; Knapp et al., 2003).
Por otro lado, también se ha reportado que los PUFA aportan beneficios a la salud
(Lock y Bauman, 2004) participando en el desarrollo del mejoramiento neural,
reduciendo la inflamación, arritmia y los niveles de triglicéridos en la sangre, así
como su potente actividad anti-carcinogénica, anti-diabética (diabetes tipo II),
aumento de la respuesta inmune, aumento de la mineralización ósea, y efectos
lipolíticos y antilipogénicos (Belury, 2002).
Por las razones anteriores, se han realizado recomendaciones para incrementar el
consumo de n-3 PUFA, tal como ácido eicosapentaenoico (EPA) y ácido
docosahexaenoico (DHA) en la dieta humana (National Academy of Sciences,
2002). Sin embargo, se ha demostrado que los lípidos en las raciones del ganado
son ampliamente hidrolizadas en el rumen donde los ácidos grasos insaturados,
específicamente el ácido linoleico y ácido linolénico, son isomerizados y reducidos
a ácido esteárico por las bacterias del rumen (Kepler et al., 1966; Harfoot and
Hazlewood, 1997; Wattiaux y Grummer, 2001). De tal manera que, los PUFAs al
no ser sintetizados por los tejidos en el rumiante (Chilliard et al., 2000), su
concentración en la leche y carne dependerá de la cantidad que escapa de la
biohidrogenación ruminal y que es absorbida en el intestino delgado (Chilliard et
al., 2000; Wattiaux y Grummer, 2001).
Con el fin de aumentar el contenido de n-3 PUFAs en los productos de origen
animal para el consumo humano como la leche y la carne, Dewhurst et al. (2006)
realizaron investigaciones en esta área indicando un incremento importante en los
niveles de ácidos grasos monoinsaturados y PUFAs en la leche producida por
vacas alimentadas con dietas que contienen una proporción alta de forraje; aún
cuando los forrajes contienen niveles de lípidos relativamente bajos, son con
frecuencia la principal fuente de ácidos grasos en la dieta de rumiantes. En otro
estudio se demostró que las concentraciones de CLA y trans 18:1 en la leche de
vacas estuvieron correlacionadas positivamente con la proporción de alfalfa en la
dieta (Castillo et al., 2006). Por otro lado, se ha demostrado también que el
pastoreo de rumiantes en agostaderos en donde el consumo de alimentos se
limita a forrajes nativos incrementa el contenido de CLA en la leche hasta en un
500% comparada con la producida por vacas lecheras alimentadas con dietas
integrales especiales para bovinos productores de leche (Dhiman et al., 1999).
MATERIALES Y MÉTODOS Localización del área de estudio El presente trabajo se llevará a cabo en ranchos ganaderos ubicados en el
municipio de La Paz y Comondú ubicados entre las coordenadas geográficas
26º24'16" - 22°52'52.27 N y 109°54'49 O (DGTENAL, 1980). Se seleccionarán tres
explotaciones con ganado bovino Criollo, dos de ellas manejadas bajo condiciones
de agostadero y la tercera en estabulación. Al mismo tiempo se utilizarán vacas
Holstein de hatos con un sistema de alimentación a base de forraje verde en
pradera y animales de establos en los cuales la alimentación se basa en forraje
henificado y concentrado comercial.
Diseño del estudio Experimento I. Durante los meses de octubre y noviembre se colectarán
muestras de leche (10 mL) en tubos estériles de 10 vacas criollas alimentadas con
alfalfa henificada y de 30 vacas de la misma raza alimentadas en pastoreo bajo
condiciones de agostadero. Las vacas serán seleccionadas de acuerdo al número
de parto (2 a 5) y a la etapa de su lactancia (entre los 60 y 150 días,
aproximadamente). Los tratamientos quedarán constituidos por el sistema de
alimentación (Tratamiento 1 = vacas alimentadas con forrajes del agostadero;
Tratamiento 2 = vacas alimentadas con alfalfa henificada).
Experimento II. Durante el mismo periodo de octubre a noviembre se colectarán
muestras de leche (10 mL) en tubos estériles de 30 vacas Holstein manejadas
bajo un sistema de alimentación a base de forraje verde en pastoreo (Tratamiento
1) y de 30 vacas de la misma raza explotadas bajo condiciones intensivas con una
alimentación basada en heno de alfalfa y concentrado comercial. Como en el
experimento I, las vacas serán seleccionadas de acuerdo al número de parto (2 a
5) y a la etapa de su lactancia (entre los 60 y 150 días, aproximadamente).
Experimento III. Durante los meses de marzo a mayo se colectarán muestras de
leche (10 mL) en tubos estériles de 50 cabras manejadas en un sistema de
alimentación bajo pastoreo en agostadero (Tratamiento 1). Durante el mismo
periodo se tomarán 50 muestras de leche de cabras alimentadas bajo condiciones
de estabulación con alfalfa henificada (Tratamiento 2). Las cabras serán
seleccionadas de acuerdo al número de parto (2 a 5) y a la etapa de su lactancia
(entre los 60 y 150 días, aproximadamente).
En los tres experimentos, las muestras se colocarán en hielo después de la
colección, una vez en el laboratorio se preservarán con bronopol-B2 y se
almacenarán a 4ºC para determinar el contenido de grasa, proteína (Dhiman et al.,
1999), lactosa y sólidos totales (Cattaneo et al., 2006; Žan et al., 2006) mediante
una analizador infrarrojo (Cattaneo et al., 2006; Žan et al., 2006). La grasa de la
leche será separada seguida por la transmetilación para producir metil ésteres de
acuerdo a lo establecido por Feng et al. (2004). El análisis para separar los metil
ésteres se hará por cromatografía de gases con una columna 200 m CP-Select CB
(Varian Inc.). La temperatura inicial de 70 °C (durante 1 minuto) se incrementará a
225°C (durante 15 minutos) a una tasa de 1°C por minuto. Los ácidos grasos
individuales se identificarán determinando el tiempo de retención usando
estándares puros (Sigma-Aldrich) y expresados como porcentaje del total de
ácidos grasos detectados como metil ésteres.
Todos los análisis de laboratorio serán elaborados en el laboratorio de lípidos del
Centro de Investigaciones Biológicas del Noroeste.
Análisis estadístico Las variables a evaluar son el porcentaje de grasa, proteína, lactosa y sólidos
totales de la leche. En la grasa de la leche se evaluará también la proporción de
ácidos grasos (mg/100) saturados, insaturados, poliinsaturados, ácido vaccénico,
ácido ruménico, omega-3, omega-6 y la relación de omega-6:omega-3.
Los datos serán analizados a través de ANOVAS mediante el procedimiento GLM
de SAS, previa transformación logarítmica de los datos (Steel y Torrie, 1985) y una
prueba de Tukey para comparación de medias (SAS, 2001).
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PRODUCTOS
1. Titulación de 2 estudiantes de licenciatura
2. Envío para arbitraje de 2 artículos en revistas indexadas
3. Entrenamiento en el laboratorio de investigación en lípidos de un estudiante de
doctorado.
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ACTIVIDAD CUATRIMESTRE 1 CUATRIMESTRE 2 CUATRIMESTRE 3
Colección de las muestras de leche de
vaca
X
Colección de las muestras de leche de
cabra
X
Análisis de laboratorio para proteína, grasa,
lactosa y sólidos totales
X
Análisis de laboratorio para ácidos grasos X X
Análisis e interpretación de resultados X
Presentación de productos X
CRONOGRAMA FINANCIERO (PRIMER CUATRIMESTRE) CONCEPTO N° DE UNIDADES COSTO UNITARIO COSTO TOTAL ($) JUSTIFICACIÓN Tubos para colección de muestras
400 4.00 1600.00 Los tubos de 100 mL se utilizarán para la
colección de las muestras en campo y su almacenamiento en
el laboratorio. Las muestras se tomarán
por duplicado. Tubos para centrífuga 16 PK PK/50 PIEZAS =
110.00 1760.00 Estos tubos se utilizan
para la centrifugación de las muestras de
leche. Para lo anterior se utilizan 3 a 4 tubos por muestra de leche
VIÁTICOS 42 DÍAS 700.00 29400.00 Para la colección de muestras de leche se
contemplan nueve salidas al campo, ocho de ellas de 2
días y una de 3 días. En cada salida se
planea la participación de un investigador y el
chofer del vehículo institucional (por
reglamento). COMBUSTIBLE 1800 LITROS 8.95 16110.00 Se considera que en
cada salida al campo el gasto promedio son 200 litros de gasolina.
Se tienen contemplada nueve
salidas al campo ANÁLISIS DE LABORATORIO PARA ÁCIDOS GRASOS
100 MUESTRAS 120.00 12000.00 Los análisis serán desarrollados en el
laboratorio de lípidos del CIBNOR. Se
contempla el pago de la mitad de ellos al
inicio de las pruebas
SEGUNDO CUATRIMESTRE CONCEPTO N° DE UNIDADES COSTO UNITARIO COSTO TOTAL
($) JUSTIFICACIÓN
ANÁLISIS DE LABORATORIO PARA ÁCIDOS GRASOS
100 MUESTRAS 120.00 12000.00 Los análisis serán desarrollados en el
laboratorio de lípidos del CIBNOR. Se contempla el pago de la mitad de ellos
al finalizar las pruebas ANÁLISIS DE LABORATORIO PARA PROTEÍNA, GRASA, LACTOSA Y SÓLIDOS TOTALES
200 MUESTRAS 120.00 24000.00 Los análisis serán desarrollados en el
laboratorio de nutrición animal de la Facultad de Medicina Veterinaria y
Zootecnia de la Universidad Autónoma de
ciudad Juárez