Las leguminosas en nutrición de monogástricos
Depto. Fisiología y Bioquímica de la Nutrición Animal (EEZ, CSIC)
Alfonso Clemente
M. Carmen Marín
Raquel Ruiz
Isabel Aranda-Olmedo
M. Jesús Peinado
Luis A. Rubio
Grupo Salud Gastrointestinal
Composición (g/kg) de algunas de las leguminosas-grano
más utilizadas.
Dixon & Hosking (1992). Nutr. Res. Rev. 5:19-43
Guisante Altramuz Haba Garbanzo Soja
Mat. seca 907 897 906 891 909
Prot. Bruta 260 321 257 217 321
Fibra Bruta 68 144 77 78 59
E. Etéreo 13 60 13 43 193
Cenizas 33 31 32 32 54
ELN 633 447 626 619 382
Raciones equilibradas para animales en
crecimiento basadas en semillas de leguminosas
como fuente principal de proteína no tienen el valor
nutritivo que cabría esperar de acuerdo con su
composición química - - - ?
Problema nutricional
Posibles respuestas (bibliografía)
Utilización nutricional de la proteína:
- Desequilibrio AA en su composición
- Digestibilidad y utilización de la proteína
Substancias no-nutricionales (SNN):
Inhibidores de Proteasas
Fitatos
Lectinas
(Oligo- y Polisacáridos)
Taninos
Alcaloides
Cianógenos
Saponinas
Latirógenos
Vicina y Convicina
…
Utilización neta de la proteína (UNP, %) en ratas alimentadas con
raciones basadas en leguminosas o sus fracciones
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
LA VF LM VFR LMR VFL VFP
NPU
Rubio et al. (1991) Br J Nutr 66:533-542
Excreción total verdadera de N y excreción de N por orina
de ratas alimentadas con raciones basadas en leguminosas
Rubio et al. (1995) J Nutr 125:2145-2155
a a
A
B BB
A A
b
bb
a
0
5
10
15
20
25
30
35
Control LA+A LM LG VFG SBG
% o
f in
ge
ste
d N
Total excr.
Urine excr
Evidencia experimental
Utilización nutricional de la proteína:
- Desequilibrio AA en su composición
- Digestibilidad
Substancias no-nutricionales (SNN)
- Diferencias en la dinámica de absorción (AAs libres, péptidos) que pueden dar lugar a diferencias en su utilización metabólica
Resultados in vitro (cultivos celulares, Caco 2) e in vivo (ratas)
- Efectos biológicos
Resultados in vitro (cultivos celulares, 3T3-L1, adipocitos): activación PPAR-γ
Resultados in vivo (ratas): efectos sobre la microbiota intestinal
Conclusión parcial
Valor nutritivo de raciones basadas en determinadas proporciones de semillas de algunas leguminosas-grano para animales en crecimiento: princte. relac. con la estructura química de las proteínas globulares de almacenamiento y sus efectos biológicos sobre el crecimiento y el metabolismo de la proteína (CHO, grasas?).
Mecanismos fisiológicos poco conocidos.
SNN: menor incidencia sobre el valor nutritivo
Producción animal: contexto en la UE
Las regulaciones en la EU relacionadas con la salmonelosis y otras
zoonosis alimentarias obliga a los estados miembros a controlar y
reducir el riesgo de toxiinfecciones alimentarias.
Los antibióticos se han usado durante las últimas décadas como
promotores del crecimiento (AGP) para previr enfermedades e
incrementar la producción (Dibner et al., 2005). Desde 2006 se ha
prohibido su uso como AGP en la UE.
Alimentos funcionales: algunos extractos vegetales pueden modular
la composición de la microbita intestinal y la productividad en
animales
Dibner, J. J., and J. D. Richards. 2005. Poult. Sci. 84:634-643
Producción animal: implicación de la microbiota
Bienestar(salud)
Producción(cantidad + calidad)(coste)
Medio ambiente(sostenibilidad)
La microbiota digestiva modula parámetros fisiológico-
nutricionales: mecanismos
Adaptado de Snel y col. (2002). Nutrition and health of the gastrointestinal tract. Wageningen Academic Publishers, The Netherlands
Estructura intestinal• Arquitectura mucosa
• Desarrollo sistema inmune
• Producción anticuerpos
Control de patógenos•Competencia por nutrientes
•Competencia por lugares de adhesión al epitelio de la mucosa
•Estimulación de la motilidad intestinal
•Estimulación del sistema inmune
•Producción de AGVs
•Producción de sustancias antimicrobianas (bacteriocinas, antibióticos)
Degradación/producción de substancias• Ruptura de sustancias citotóxicas (amonio)
• Producción de vitaminas, amino ácidos, etc.
•Degradación de sustratos (PNAs)
• Producción AGVs
Interacción organismo-microbiota
Nº de E. coli (log10 g-1) en el TGI de ratas alimentadas
con harina o fibra de altramuz durante 10 d
Control Harina Fibra
altramuz altramuz
Yeyuno 5.4a 3.1c 4.2b
Ileon 5.8a 4.4b 5.5a
Ciego 8.0a 5.4b 6.2b
Colon 7.5a 5.1b 5.4b
Rubio et al. (1995). Microb. Ecol. Health Dis. 8: 101-105
Interacción alimento-microbiota
La sustitución de harina de soja por harinas de altramuz o garbanzo en raciones para cerdos en crecimiento dió lugar a modificaciones beneficiosas en la composición de la microbiota ileal
(animales canulados en íleon)
Rubio & Peinado (2014). Advances in Microbiology, 4: 498-503
Un extracto proteico de guisante (Pisum sativum) dió lugar a un efectoantiinflamatorio en el colon en un modelo de inflamación por DSS en
ratones y moduló la composición de la microbiota intestinal
Utrilla et al. (2015). Mol. Nutr. Food Res. 59: 807-819
LECTINAS VEGETALES
(NO LECITINAS NI LEPTINAS)
Proteínas (o glucoproteínas) de naturaleza no inmunológica
capaces de reconocer y ligarse reversiblemente a carbohidratos
o glucoconjugados sin alterar su estructura.
Efectos:
- Interacción con la mucosa intestinal
- Colonización bacteriana
- Internalización
Pusztai A., 1991
Aplicaciones
Plaguicidas (OGMs)
Modificación del crecimiento celular
Modificación de la microbiota intestinal
Internalización de substancias
Interacción alimento-organismo
Lectina Especificidad Unión % Supervivencia
PHA (judía) Compleja +++ >90
Con A (judía) Man/Glc ++ >90
GNA (campan. bl.) Man - >90
SNA II (baya saúco) GalNac +++ >60
SBL (soja) GalNac/Gal ++ 40-50
LEL (tomate) GalNac + 40-50
WGA (trigo) GlcNac + 50-60
PSL (guisante) Man/Glc 30-40
VFL (haba) Man/Glc 20-30
Interacción microbiota - mucosa intestinal
Cambios en la estructura de glucoproteínas en el ID inducidos por lectinas.
Microbiota(lectinas)
receptores
diferenciados
maduros
36 h
diferenciados inmaduros
cripta
proliferación
diferenciación
26h
12h
Colonización bacteriana
LA PHA PHA+GNA
Lactosa + 3.3 a 8.7 c 6.5 b
Lactosa - 2.8 a 5.8 c 4.8 b
Recuentos de coliformes (log10 g-1) en el íleon de ratas
Pusztai et al. (1993). J Appl Bacteriol 75:360-368
Conclusiones
- Prots. globulares: Relación estructura química - valor nutritivo.
Los mecanismos fisiológicos involucrados son en este momento
sólo muy parcialmente conocidos.
- Las llamadas SNN (IP, fitatos, lectinas, etc.) y determinadas
fracciones (oligo- y polisacáridos) ejercen un efecto biológico (no
nutricional) y pueden por tanto ser de utilidad como alimentos
funcionales por sus efectos sobre:
Crecimiento celular y maduración intestinal
Ecología microbiana intestinal
Seguridad y bienestar animal (presencia de patógenos)
Gracias!!!