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Lisina
La lisina es un aminoácido esencial para aves y cerdos, lo que significa que no puede producirse vía transaminación y debe suministrarse al animal a través de la dieta. La lisina es usualmente un aminoácido limitante si no es suplementado en forma sintética y, debido a su alta concentración en la deposición del tejido, la formulación de dietas con requerimientos de aminoácidos, depende a menudo de las proporciones entre la lisina y los otros aminoácidos.
La lisina total, que tiene que medirse en la materia prima o en el alimento terminado, no es una medida de su biodisponibilidad para el animal, esto sólo viene con la medición de la respuesta a la lisina en rendimiento, en pruebas con animales.
La digestibilidad ileal aparente proporciona una medida de la desaparición aparente de la lisina en el intestino delgado. La digestibilidad ileal estandarizada, que explica las pérdidas endógenas basales, es ampliamente aceptada como el método más avanzado para la cuantificación de los aminoácidos provenientes de la dieta, digeridos y absorbidos en el intestino delgado. La lisina sintética se añade a menudo a las dietas, con base a su precio, para cubrir los requerimientos del animal.
La Reacción de Maillard
Los azúcares reductores son capaces de unirse a los grupos amino encontrados en los aminoácidos, especialmente el grupo alpha-amino encontrado en la lisina. Esto se conoce como la reacción de Maillard y resulta en la producción de lisina modificada, como los productos Amadori y Maillard, incluyendo furosina y carboximetil-lisina (ver Figura 1).
Figura 1. La reacción de Maillard de lisina unida a proteína con glucosa.
Adaptado de Rutherford, 2015.
La reacción de Maillard, resulta usualmente por el exceso de calentamiento, es una reacción irreversible que provoca que la lisina no esté disponible para la digestión.
La lisina reactiva, es la lisina que no ha sufrido la reacción de Maillard y es metabolizable, puede describirse como lisina no modificada, la cual posee un grupo amino de cadena lateral libre y puede estar libre o unirse a proteínas. En el pasado, la lisina reactiva ha tenido varios nombres incluyendo lisina químicamente reactiva y lisina químicamente disponible. Medir la lisina total en el alimento implica la hidrólisis ácida de las proteínas presentes; durante la hidrólisis, parte de la lisina dañada puede ser liberada y analizada como lisina. Sin embargo, como se discutió anteriormente, esta lisina no está disponible para ser metabolizada por el animal.
Para identificar la lisina que puede ser digerida y metabolizada por el animal, se debe determinar la lisina reactiva digestible ileal estándar.
El efecto del procesamiento sobre la lisina
Los alimentos ricos en proteínas suelen someterse a un procesamiento térmico antes de su inclusión en dietas para monogástricos. Durante el procesamiento térmico, la cocción y el almacenamiento de largo plazo a temperatura ambiente, el grupo alpha-amino de la lisina puede reaccionar con otros componentes, incluyendo azúcares reductores, grasas y sus productos de oxidación, polifenoles, vitaminas y otros aminoácidos.
El procesamiento está asociado con mayores niveles de productos Maillard, furosina y carboximetil-lisina, al igual que altos niveles de lisinoalanina, un aminoácido de enlaces cruzados que se produce debido al tratamiento térmico en la harina de soya y la harina de canola. Como tal, medir el contenido de lisina reactiva como un % de la lisina total en la materia prima, puede servir como medida del daño térmico durante el procesamiento.
Se han realizado ensayos para entender los efectos del tratamiento térmico sobre la lisina reactiva utilizando una autoclave. En un estudio por Kim y Mullan (2012) se investigó el efecto de la autoclave en el contenido de lisina reactiva en la harina de soya. Una muestra de harina de soya estuvo sujeta a un tiempo creciente en la autoclave (0-30 minutos a 135°C). Los resultados mostraron una fuerte correlación entre el tiempo de la autoclave y el contenido de lisina reactiva (ver Figura 2).
Figura 2. Correlación entre el tiempo en la autoclave y el contenido de lisina total y reactiva en una muestra de harina de soya (de Kim & Mullan, 2012).
Lisina reactiva digestible
Mientras la lisina reactiva es una medida del daño térmico, la lisina reactiva digestible ileal estandarizada (SID – por sus siglas en inglés) es una medida de la proporción de la lisina que estará disponible para el animal. El mismo estudio por Kim y Millen (2012) encontraron que con la autoclave, el contenido de lisina reactiva SID también se reduce (ver Figura 3).
Figura 3. El efecto de mayor tiempo en la autoclave en los contenidos de lisina SID reactiva y total en una muestra de harina de soya (de Kim & Mullan, 2012).
Determinando la lisina reactiva y lisina reactiva SID
La lisina reactiva puede determinarse por varios métodos de química húmeda, incluyendo fluorodinitrobenceno (FDNB), guanidinación, unión de tinte, ácido trinitrobencenosulfónico, brorohidruro de sodio y métodos de furosina. Los métodos más comúnmente usados son la guanidinación, furosina y FDNB. Las mediciones de la lisina reactiva digestible se obtienen, a través de tomar muestras ileales de cerdos alimentados con dietas que contienen un marcador.
La digestibilidad ileal estandarizada de la lisina reactiva, se calcula tomando en cuenta flujos endógenos y de alimentos asociados a la lisina ileal reactiva. Calibraciones NIR pueden desarrollarse para determinar el contenido de lisina reactiva en materias primas, utilizado cualquier método mencionado anteriormente como referencia; y las calibraciones NIR para lisina reactiva SID, pueden desarrollarse utilizando trabajos en animales in vivo.
Cuando se evalúa la cantidad de lisina reactiva en el alimento como una medida del daño térmico, es importante considerar a la lisina reactiva como una proporción de la lisina total (lisina analizada modificable más lisina sin modificar). La lisina total también debe considerarse cuando se mide la lisina reactiva, porque si el total de lisina es bajo, entonces se esperaría que la lisina reactiva también sea baja.
Valor nutricional de la lisina reactiva
Un trabajo reciente en la Universidad de Wageningen, analizó el efecto de un tratamiento térmico adicional (tostado a 95°C por 30 min) en la composición y el valor nutritivo de la harina de soya (SBM) y la harina de canola (CM). Este procesamiento adicional redujo el contenido analizado tanto de la lisina total y reactiva en ambos alimentos (Tabla 1).
Tabla 1. La influencia de un proceso adicional (tratamiento de vapor a 95°C en presencia de lignosulfonato por 30 min) en el contenido de lisina total y lisina reactiva en SBM y CM (de Hulshof et al, 2016).
Cuando se alimentó a cerdos en crecimiento con dietas semi-purificadas con estos alimentos como la única fuente de proteína, se demostró que el procesamiento térmico adicional disminuyó el rendimiento animal (ver Tabla 2). Cuando las dietas que incluían SBM y CM fueron suplementadas con el AA cristalino para satisfacer el 90% del requerimiento de lisina, la caída del rendimiento fue contrarrestada (ver Tabla 2).
Tabla 2. Rendimiento de animales alimentados de 15.6 a 41.3 kg Peso Vivo
(LW) con dietas semi-purificadas a base de harina de soya (SBM) o harina de
canola (CM) (de Hulshof et al, 2016).
Harina de soya (SBM), harina de soya procesada (pSBM) y pSBM con la adición del AA cristalino para niveles de AA digestible ileal estandarizado en la SBM (pSBM + AA)
a-dP<0.001 con efectos significativos de la fuente de proteína, tipo de dieta y fuente de proteína*tipo de dieta en todos los casos.
Predicción de datos de NIR global de 2016
Harina de Soya
Utilizando una calibración NIR, el contenido de lisina reactiva (como % de lisina total) fue analizada en más de 8,000 muestras de harina de soya. La mayoría de las muestras globales de harina de soya analizadas, tuvieron un porcentaje de lisina reactiva por arriba del 72% relativo al total de lisina. Sin embargo, como puede observarse en la Figura 4, también hay algunas muestras que tuvieron un contenido de lisina reactiva por debajo del 70%.
Figura 4. Distribución de la lisina reactiva (% de la lisina total) para muestras globales de harina de soya, según la predicción por NIR (n=8,400).
Harina de Canola
El contenido de lisina reactiva de las muestras globales de harina de canola (como % de la lisina total) también fue analizado utilizando una calibración NIR. La mayoría de las 800 muestras de harina de canola, tuvieron lisina reactiva como % del valor total de lisina, valores por arriba del 81%, con algunos valores atípicos más altos y algunos más bajos que esto (ver Figura 5).
Figura 5. Distribución de lisina reactiva (% de lisina total) para muestras globales de harina de canola, según la predicción por NIR (n=800).
Resumen
La lisina reactiva, es la porción de lisina que queda químicamente intacta después del procesamiento térmico; y la lisina reactiva SID, es una medida de la lisina que está biodisponible para el animal, ambas son vulnerables al procesamiento térmico.
Como tal, es interesante analizar el contenido de lisina reactiva y de lisina reactiva SID en las harinas oleaginosas. Las calibraciones NIR para la lisina reactiva y lisina reactiva SID, ofrecen la capacidad de analizar un gran número de muestras, debido al ahorro económico en los costos del análisis. Hasta el momento que sea posible formular dietas con base en los requerimientos de lisina reactiva, todavía hay beneficios al entender el contenido de lisina reactiva de las fuentes de proteína.
La investigación publicada ha demostrado, las implicaciones potenciales en el rendimiento animal, de las dietas alimenticias que contienen harinas de semillas oleaginosas con un contenido reducido de lisina reactiva, incluyendo efectos negativos en la ganancia promedio diaria y la relación ganancia/consumo. El contenido de lisina reactiva de las muestras globales de harina de soya y de harina de canola, puede variar debido a diferencias en el procesamiento; y esto se ha confirmado en un estudio global de muestras comerciales. El NIR permite el análisis rápido y rentable del contenido de lisina reactiva y da la oportunidad de entender mejor la variación encontrada en las harinas de semillas oleaginosas procesadas.
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