MINERALES

Esquema de la Clase
Nutrición
Animal
CURSO DE NUTRICION ANIMAL
• Introducción - Minerales esenciales
- Funciones generales
• Minerales en los alimentos
2009
• Absorción y Metabolismo
MINERALES
• Requerimientos de minerales
Ing.Agr. Andrea González
agonzalez@fagro.edu.uy
• Macrominerales
Microminerales
Uruguay
Montevideo
Introducción
Concentración promedio de minerales
en el organismo
Representan de un 4 - 6% del cuerpo animal
Mineral
%
Calcio
30 - 47
Fósforo
15 - 22
Potasio
4-6
Azufre
3-5
Sodio
2-4
Cloro
1.6 - 2.5
Magnesio
0.8 - 1.2
Oligoelementos
Introducción
Elementos minerales esenciales
• Los que han demostrado realizar funciones metabólicas
en el organismo animal.
Dietas purificadas provocan síntomas
Los síntomas se curan o previenen al incluir el
mineral en la dieta.
• Según la presencia en el organismo animal (100mg/kg)
la cantidad requerida(100mg/kg)
Macrominerales (g/día, %): Ca, P, Mg, K, Na, Cl, S
Microminerales (mg/día, ppm): Fe, Zn, Cu, Mn, Mo,
Co, I, Se, F, Ni, Cr, Va, Si
0.6 - 1
Adaptado de Bavera, G. 2006
Introducción
Funciones generales
Introducción
Funciones
Minerales
Componentes estructurales
• Estructurales: componente de órganos y tejidos
corporales
• Fisiológicas: equilibrio ácido–base, permebailidad de
la membrana
• Catalíticas: de sistemas enzimáticos, hormonales,
Ca,P,Mg,F,Zn, Na, S
Mantenimiento de homeostasis
Na,K,Cl,Mg,HPO4-2,SO4-2
Permeabilidad y equilibrio membrana
Na, K, Cl, Ca, P, Mg
Catalizadores en sistemas enzimáticos
Fe, Cu, Zn, Mo,
Mn, Se, Mg, Co
Componentes e intermediarios de hormonas
I, S, Ca, P, Zn
Metabolismo de la energía
P (ADP, ATP)
componente de metaloenzimas
• Reguladoras: replicación y diferenciación celular
Metabolismo de la microflora TGI
S, K, P,Mg, Fe,
Zn,Mo,Co,Na,Cl,Ca
•
1
Minerales en los alimentos
Minerales en los alimentos
Contenido de Cenizas
Cenizas: material inorgánico
del alimento.
Alimento
Incineración a 600 º (4 hs)
combustión total de la
Materia Orgánica.
Cenizas % MS
Forrajes verdes (2)
8 -13
Residuos de cosecha (1)
7 - 20
Forrajes conservados (3)
Elemento: espectrómetros de
absorción atómica,
de emisión de llama,
de plasma inducido y acoplado.
4 -9
Proteicos vegetales (5)
5 - 11
Proteicos animales (5)
22 - 38
Granos de cereales (4)
1-5
Subproductos de cereales (4)
5 - 12
Suplementos minerales (6)
90
Minerales en los alimentos
Minerales en los alimentos
Factores que afectan la composición mineral
SUELO
¾Especie
CLIMA
• Leguminosas > macro que
gramíneas (Ca, Na, K)
COMPOSICION
MINERAL
• Descienden con la
maduración (P y K)
ESPECIE
CONDICIONES DE
COSECHA Y
CONSERVACION
Variaciones de composición de algunas leg
(% de la MS)
ESTADO DE MADUREZ
• Variaciones entre variedades
de una misma especie:
Lolium perenne= 1,35 ppm de I
Lolium multiflorum= 0,9 ppm I
Elemento
Intervalo
Ca %
0,001-2,60
P%
0,07-0,74
Mg %
0,07-0,75
S%
0,04-0,38
Mn ppm
6-265
Fe ppm
10-2599
Cu ppm
2-92
Zn ppm
8-300
FERTILIZACION
Fuente: Ciria et al, 2005
Minerales en los alimentos
Minerales en los alimentos
Contenido de macrominerales de algunos
alimentos de origen vegetal
Contenido de microminerales de algunos
alimentos de origen vegetal
Ca
P
Mg
Na
Cl
K
S
Leg(1)
1,18
0,3
0,24
0,024
-
2,55
0,26
Zn
Fe
Cu
Co
Mn
Gram(1)
0,49
0,22
0,16
0,014
-
1,68
0,20
Leg(1)
17
200
13,4
0,09
-
Maíz(*)
0,03
0,31
0,14
0,02
0,05
0,37
0,13
Gram(1)
17
200
5
0,06
-
Cebada
0,05
0,41
0,16
0,03
0,11
0,50
0,20
Maíz (*)
33
75
14
0,04(1)
16
Cebada(*)
16
98
8.9
0,12(1)
18
(*)
Macro: % en BS. Fuente: (1)Ciria et al, 2005; (*)NRC 1998
Micro: mg/kg o ppm en BS Fuente: (1)Ciria et al, 2005; (*)NRC 1998
2
Minerales en los alimentos
¾Suelo
Minerales en los alimentos
Contenido de macrominerales de algunos
alimentos de origen animal
• Nivel de pH: ↑ pH aumenta captación de Mo
= deficit de Cu
fertilization con Ca y S cambia el pH de suelo
H.CyH
↓ pH favorece absorción de Ni, Co, Mn
H. Pesc
• Suelos inundables: aumenta contenido de Co, Mo, Mn
• Fertilización con K: disminuye Na y Mg
• Fertilización fosfatada
Ca
P
Mg
Na
Cl
K
S
11
5.3
0.44
0.67
0.74
0.69
0.40
0.51
7.1
3.86
0.19
0.83
1.37
0.91
Suero
0.78
0.75
0.13
1.01
1.45
2.04
0.75
Res.
aves
4.79
2.59
0.18
0.19
0.52
0.56
0.55
Fuente: NRC 1998 (% de la MS)
• Fertilización nitrogenada
Minerales en los alimentos
Suplementos minerales (Clase 6)
• CALCIO
Carbonato de calcio,
Conchilla molida (P),
Ceniza de hueso (P),
Harina de huesos (P)
• FOSFORO
Fosfato bicalcico o
monocalcico (Ca)
Minerales en los alimentos
Suplementos minerales
Ca
PTotal
Carbonato
de calcio
36.79
-
Conchilla
molida
38.57
12.88
Fosfato di
cálcico
26.29
29.71
Fosfato
monosódico
-
25.8
Harina de
hueso(*)
12
24
% de la MS
Fuente: Curso Práctico NUTANI,2002
(*)UNIT
• SODIO
sal común (Cl)
• MAGNESIO
Oxido de magnesio, (Magnesita calcinada), Sulfato de
magnesio
• COBALTO
Sulfato de cobalto, Oxido de cobalto
• SELENIO
Selenito de Sodio
• IODO
Yoduro sódico, yoduro potásico
Absorción y Metabolismo
Absorción y Metabolismo
• Minerales se liberan por acción de enzimas y acidez
gástrica quedando en forma de iones (aniones y
cationes) para ser absorbidas
• Absorción: ppalmente lumen intestinal, duodeno,
yeyuno.
• Forma pasiva: Na, Cl, K
• Forma activa: ej. Ca,
• Formación de complejos: transportadores ej Fe, Ca
• Absorción en intestino grueso: Na, Mg, Mn
• Aparato respiratorio (cadmio); Piel.
Biodisponibilidad: grado en que un nutriente ingerido
es absorbido para ser utilizado en el metabolismo
animal
Coeficiente de utilización digestiva función (CUD):
-Disponibilidad
-Capacidad de absorción
Pruebas de digestibilidad: aparente, real
Uso de marcadores radiactivos (32P, 45Ca), dificil para Na,
Mg, K. Imposible en oligoelementos.
3
Absorción y Metabolismo
Factores que determinan la disponibilidad
Absorción y Metabolismo
Quelatos: (1) estructura cíclica compleja que forma uniones
con metales. Tb. péptidos, aa, cítrico y sintéticos
• Depende del alimento o régimen alimenticio:
tipo de mineral, nivel en la dieta
forma química del mineral
interacciones
(EDTA)
Proteínas: Ej. la de la soja disminuye utilización de Ca y P
Grasa: disminuye absorción de Ca y Mg formando
jabones insolubles.
Acido fítico(1)(26% P) y Fitatos de K, Ca, Mg: reservorio de
P en cereales. Tb se unen con Mg, Fe, Zn.
Acido oxálico(1): insolubiliza Ca, Mg, Zn, Mn
Fibras alimentarias: hemicelulosa= ácido urónico,
absorbible en IG en monog.. (Mg y parte de P; no Ca y Zn)
Absorción y Metabolismo
QUELATOS : efectos favorables
Naturales : ej glucanatos, lactatos, fumaratos, algunas
proteínas.
Sintéticos: EDTA + Zn: quelato mejora uso Zn cuando hay
mucho ác. fítico
Tipo de interacciones:
• ANTAGÓNICAS- Cuando un nutriente directamente
deprime la entrada, utilización o retención de otro
nutriente
• Excesos de Ca disminuye absorción de P, en la
práctica relación 2 a 1
- Se absorben con mayor facilidad, no los afectan los
cambios de pH
• Exceso Ca disminuye absorción Zn/Cu
- Se mantienen solubles en todo el tracto digestivo y
se absorben como tal
• Mg y Mn competencia entre iones en los centros de
enzimas (alcalina fosfatasas)
• Excesos de Al inhiben absorción de P
• P como fitato interacciona (-) con Ca, Zn y otros
minerales
- Disminuyen riesgos de interacciones negativas con
otros minerales
• Elevados contenidos de Zn disminuyen absorción Cu
Absorción y Metabolismo
SINERGICAS - Cuando interaccionan los nutrientes y
mutuamente promueven la absorción y la utilización del
otro
• Ca y P- en la formación de la hidroxiapatita
• Cu-Fe participación simultánea en centro activo de
citocromo oxidasa
Absorción y Metabolismo
Factores que determinan el coef. de absorción
• Características del animal
especie
edad
estado fisiológico
estado sanitario
estado nutricional
• Velocidad de pasaje del alimento
• Presencia de proteínas transportadoras
4
Absorción y Metabolismo
Valores de Disponibilidad (CUD)
• Indispensable para calcular requerimientos
Absorción y Metabolismo
Transporte: a través del plasma
- como iones (Na, Cl, K)
- combinados con molécula orgánicas (proteínas, aa)
- como parte de iones (fosfatos)
• CUD para P fítico: 30-35%
P de fosfatos: mayor de 65%
• CUD Ca, aumenta con la disminución en cantidad,
llega al 80%
• CUD Mg poco conocida ~ 30%
• Na y K casi totalmente absorbidos ~ 90%
• Oligoelementos: variable y de difícil medición
Excreción
• Heces: Minerales que no fueron absorbidos
de origen endógeno
• Orina: parte endógena
• Sudor
• Respiración (Se en exceso)
Requerimientos de minerales
Estimaciones de los requerimientos
Requerimientos de minerales
• Mantenimiento: digestión, circulación, respiración
pérdidas endógenas
f peso corporal
f ingestión del alimento
• Reproducción: placenta, útero y fluidos fetales, tejido
mamario.
• Producción: ganancia de peso, producción de lana,
leche, huevos.
Requerimientos de minerales
Requerimientos diarios de minerales
(Macro:g/kg; Micro: mg/kg)
Ca
P
Na
Fe
Cu
Zn
Ternero
28
25
3.1
30
12
40
Lactancia
75
56
14
• Método factorial
cantidad neta depositada en tejidos/coef. de absorción
• Pruebas de alimentación:
# niveles de minerales
miden respuestas - crecimiento (+ de 5)
- concentración sanguinea
Expresan : cantidades
concentración
Requerimientos de minerales
Relación dosis - respuesta
Vacunos
Cerdos
Recría
9.8
7.0
1.25
62
5.6
56
Lactación
8.8
6.8
1.25
60
6
50
Crec.
12
5
1.5
80
3.5
50
Ponedoras
35
5
1.5
80
3.5
50
Aves
Fuente: McDonald, 1995
Underwood y Suttle, 2003
5
CALCIO
Macrominerales
Componente estructural: 99% huesos y dientes
Fluido extracelular y dentro de la célula: actividad metabólica: 1%
Interviene en:
• coagulación de la sangre
• contracción muscular
• transmisión de impulsos nerviosos
• cofactor enzimático
• regulación hormonal
FOSFORO
Calcio y Fósforo
Componente estructural: 80-85% huesos y dientes
Tejidos blandos y líquido: actividad metabólica: 15 - 20%
• 2 Macrominerales mas abundantes en el organismo
• Metabolismo de la energía: ADP/ATP
• La mayor proporción está en forma combinada en los
huesos (81% de Ca3(PO4)2)
• Componente de fosfolípidos, ácidos nucleicos,
fosfoproteínas
• Sus requerimientos guardan relación :2:1 - 1:1
• Como fosfato: equilibrio ácido-base
• Requerido por los microorganismos para la digestión de la
celulosa y la síntesis de proteína microbiana (reciclaje de
P vía salivar)
• Prioridad es mantener niveles de Ca: Homeostasis
• Constante intercambio de Ca y P entre huesos y
tejidos blandos (lactancia y producción de huevos)
• Sus metabolismos están estrechamente vinculados
Regulación del calcio en sangre
• Niveles de Ca en sangre: 1 a 1,25 mmol/l de Ca iónico
• Valores menores: estimula la glándula paratiroides para
Ca, P dieta
producir hormona paratiroidea que moviliza el Ca de los
actividad PHT
regulada por Ca
huesos para cubrir las necesidades .
Calcitonina inhibe
liberación de Ca
Liberación de Ca,P
Acción de la PHT
• remoción ósea de Ca y P
• síntesis de Vit D activa que promueve la absorción de Ca
• Presencia de proteína transportadora de Ca: calbindina
• excreción P orina
• reabsorción renal de Ca
Ca,P
Intest. delg.
Estimula
absorción Ca y P
(proteína
transportadora,
calbindina)
riñón
regula producc.
25-OH-D a
1,25(OH)2-D en
riñón
Remueve Ca
desde matriz
ósea
PHT incrementa reabsorción Ca
disminuye reabsorción P
6
Fósforo
Ante excesos de Ca en la sangre:
•
•
•
•
• Si está disponible, se absorbe aunque esté en exceso
Producción de calcitonina (tiroides)
Funciones inversas que la PTH
Inhibe la remoción ósea
Estimula la excreción renal del Ca
• Gran parte de P como fitatos (sales de ácido fítico) en
vegetales. Imp. monogástricos
• Se excreta por riñón (ppal. monogástricos) o intestino
• Desciende el nivel de Ca en sangre a normal
• Rumiantes: pasaje de plasma a saliva importante fuente
de P para el rumen (estimulada por la PHT)
Síntomas de deficiencia
MAGNESIO
• Funciones estructurales : 50 -70 % constituyente de
Calcio
•Raquitismo: animales jóvenes
• Osteomalacia: animales adultos
huesos y dientes
• Actividad metabólica:
• Osteoporosis: plena lactación o producción de huevos
Cofactor de reacciones enzimáticas, esencial en el
metabolismo de carbohidratos y lípidos
• Fiebre de la leche: vacas lecheras
•
•
•
•
•
Participa en la transmisión neuromuscular
Fósforo
Raquitismo y Osteomalacia
Pica: apetito incontrolado
Rigidez en las articulaciones y debilidad muscular
Trastornos en la reproducción: baja fertilidad
Confusión de síntomas por niveles bajo de energía
Mantienen la integridad de las membranas celulares
SODIO y CLORO
Absorción del magnesio
• Absorción activa en rumen
• Absorción pasivao activa en intestino delgado y
grueso (colón)
Síntomas de deficiencia
• Contracciones musculares, temblor, paso vacilante, convulsiones.
• En animales pastoreando pastos tiernos y suculentos: tetania,
hipomagnesemia o “mal de los avenales”
• Relación de síntomas con elevada fertilización con N y K.
ƒ
Mantienen la presión osmótica
ƒ
Mantienen el equilibrio ácido-base
ƒ
Controlan el equilibrio hídrico del organismo
• Na + : principal catión extracelular. Transporte activo de
nutrientes a través bomba Na.
Interviene: transmisión nerviosa, absorción de
azúcares y aminoácidos
• Cl- : principal anión extracelular
Importante en la secreción gástrica (HCl). Se excreta
en orina, y se pierde en el sudor junto a K y Na
7
Azufre
Potasio
• Contribuye al equilibrio ácido-base
• Interviene en la excitabilidad nerviosa y muscular
• Metabolismo de los CHOs
K+ : principal catión intracelular
Absorción en monogástricos: ID
en rumiantes: rumen
Constituyente de:
• proteínas que contienen los aa: cistina, cisteína y
metionina (lanas, plumas, pelos)
• Vitaminas biotina y tiamina
• Hormona insulina
• Coenzima A
• Componente estructural de cartílagos, huesos,
tendones.
Síntomas de deficiencia: vinculado a deficiencia en aa
que contienen S
Principales síntomas de deficiencia
Mineral Síntomas de deficiencia
Ca y P • Raquitismo y osteomalacia.
• Disminución: crecimiento y apetito
producción de leche
cantidad y calidad de
huevos
Ca
• Fiebre de la leche
P
• Desórdenes reproductivos en hembras
Mg
• Hiperirritabilidad. Tetania de los pastos.
• Disminución del crecimiento.
• Disminución en tamaño del huevo
Na
• Rápidas pérdidas de peso.
• Reducción en la producción de leche.
Inapetencia.
K/Cl
• Disminución de apetito y retraso en el
crecimiento
S
• Impide o retrasa el crecimiento de tejidos
ricos en queratinas (cuernos, pelos, lana)
Síntomas de excesos
MICROMINERALES
Calcificación de tejidos blandos
• Reduce absorción de Zn en mon
• Alteraciones metabólicas
• Excesos muy altos: diarreas
• Anorexia, perdida de peso.
• Reducen absorción de Mg
• Aumenta las necesidades de Cu
• Disminuye población m.o rume
HIERRO
• Elementos que están presentes en los tejidos
corporales y en los alimentos en cantidades micro o
trazas, < que 0.01%, en gral se expresan en ppm.
Constituyente de la hemoglobina.
Función en el transporte de electrones (citocromos)
Cofactor de sistemas enzimáticos: catalasas, peroxidasas
• A pesar de encontrarse en pequeñas cantidades,
producen significativos efectos biológicos
Metabolismo: transportado como transferrinas y
almacenado como ferritina y hemosiderina.
•
16 elementos son considerados esenciales, se
discutirán solo algunos que están directamente
involucrados en problemas prácticos de nutrición
animal.
Síntoma de deficiencia: Anemia: pérdida de apetito, crec.
lento animales jóvenes alimentados a base de productos
lácteos, lechones en sistemas confinados
•
Cofactores en reacciones enzimáticas o
componentes de enzimas
Excesos: muy difícil. Pérdida apetito, menor crecimiento,
deficiencia en P.
8
COBRE
• Necesario para formación hemoglobina, formando
parte de la ceruplasmina que interviene en la
liberación del Fe de las células al plasma
• Cofactor de varios sistemas enzimáticos:
componente de citocromo oxidasa, superoxidasa
dismutasa
• Componente de pigmentos: turacina (pig. de plumas)
• Hígado es el principal reservorio
Síntomas de deficiencia: Anemia, retraso en el
crecimiento, infertilidad, despigmentación. Deprime
sistema inmune (queratoconjuntivitis, mastitis, pietín)
MOLIBDENO
Constituyente de enzimas
• Xantina oxidasa, (metabolismo de las purinas)
• Aldehído oxidasa
• Sulfito oxidasa
Síntomas de deficiencias: disminución del crecimiento
Excesos: diarreas y pérdidas de peso
Excesos: lesiones en hígado
envenenamiento en ovinos, muy susceptibles
COBALTO
MANGANESO
• Constituyente de la cianocobalamina (Vit B12 esencial
para la metilmalonil CoA mutasa)
• Rumiantes: síntesis de Vit B12
• Constituyente de metaloenzimas
• Cofactor de enzimas (glicosil transferasa) que actúa
en la formación del cartílago esquelético
Síntomas de deficiencia:
Disminución del apetito, pérdida de peso.
Síntomas de déficit de Vit B12
Síntomas de deficiencia: Es rara la deficiencia en
animales en pastoreo. Problemas reproductivos,
retraso en el crec.
Aves - perosis o “tendón luxado”, mal formación de
los huesos de las extremidades (también por exceso
de Ca y P o deficiencia de colina)
Excesos: menor consumo de agua, crecimiento lento,
perdida de peso
Excesos: descenso en la absorción de Fe
YODO
ZINC
• Participación en la síntesis de hormonas tiroideas
(regula la tasa metabólica)
• Cofactor de más de 100 sistemas enzimáticos
• Requerido para la síntesis de proteína ligada al
retinol
• Es fundamental para la función inmunitaria
Síntomas de deficiencias:
Agrandamiento de la glándula tiroides, disminuye su
función y en consecuencia trastornos reproductivos
Especies del género Brassica, sustancias bociógenas
Excesos: disminución del apetito
Síntomas de deficiencia: Retardo en el crecimiento,
Paraqueratosis (cerdos-Ca)
Problemas reproductivos (espermatogénesis)
Excesos: reducen consumo y pueden provocar déficit
de Cu
9
SELENIO
• Componente de la enzima glutatión peroxidasa
(enzima que cataliza la eliminación del peróxido de
hidrógeno con lo que protege a las membranas de la
oxidación)
• Facilita la absorción de Vit.E, colabora con la
retención de Vit.E en el plasma
Principales funciones de microminerales
MINERAL
•
HIERRO
•
COBRE
•
COBALTO
•
•
MANGANESO
Síntomas de eficiencias: distrofia muscular o
enfermedad del músculo blanco (degeneración de
músculo esquelético y cardíaco.
En aves: diátesis exudativa (se lesionan las
membranas celulares)
•
•
SELENIO
•
ZINC
YODO
•
•
FUNCION
Transportador de oxígeno (hemoglobina). y
catalizador de los fenómenos de óxidoreducción-citocromos.
Oxígeno-transportador y catalizador de las
oxidaciones.
Forma parte de numerosos sistemas
enzimáticos.
Componente De la cianocobalamina (Vit B12)
Activador enimático (kinasas, hidrolasas,
transferasas y decarboxilasas) y componentes
de metaloenzimas.
Sintesis de mucopolisacáridos
Componente de la glutation peroxidasa,
protegiendo a los tejidos contra los daños
oxidativos (antioxidante)
Componente de metaloenzimas (anhidrasa
carbónica, carboxipeptidasas, RNA y DNA
polimerasas).
Rol en la síntesis de DNA y ác.nucleicos
Constituyente de la tiroxina, componente
principal de la hormona tiroidea.
Excesos: alteración aparente de visón, anorexia.
10