UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELAFacultad de Agronomía Departamento de Producción AnimalCampus Maracay

MINERALES

En la nutrición de especies de interészootécnico Dr. Álvaro Ojeda

Definición … Un mineral es una sustancia natural que se diferencia del resto por su

origen inorgánico, homogeneidad, composición química preestablecida y que corrientemente ostenta una estructura de cristal.

Clasificación …

MacromineralesSon minerales cuya necesidad por parte de los animales se expresa en “grandes” cantidades. Se ubican en este grupo calcio, fósforo, sodio, cloro, potasio, magnesio y azufre. En general son importantes componentes estructurales de tejidos (ej. óseo), y fluidos corporales. Participan además en balance ácido-base, presión osmótica, potencial eléctrico de membrana y transmisión del impulso nervioso

Microminerales o TrazasSon minerales cuya necesidad por parte de los animales se expresa en “pequeñas” cantidades (miligramos ó microgramos). Este grupo incluye cobalto, cobre, iodo, hierro, manganeso, molibdeno, selenio, zinc, cromo y flúor. En general se presentan en el cuerpo animal como componentes de metaloenzimas y cofactores enzimáticos, o componentes de hormonas.

Elementos Esenciales…Vitamina 22 elementos (1981)

MacromineralesCa CalcioP FósforoNa SodioCl CloroK PotasioMg MagnesioS Azufre

MicromineralesFe HierroI IodoZn ZincSi SilicioCu CobreMn ManganesoCo CobaltoMd MolibdenoSe SelenioCr CromoSn EstañoV VanadioF FlúorNi NíquelAs Arsénico

Suttle(2010)

Funciones…EstructuralSon componentes estructurales de órganos y tejidos. Se tiene Ca, P y Mg; Si en huesos y dientes; P y S en proteína muscular

FisiológicaPresentes en fluido corporales y tejidos como electrolitos relacionados con mantenimiento de presión osmótica, balance ácido-base, permeabilidad de membrana y transmisión de impulso nervioso (ej. Na, K, Cl, Ca y Mg en sangre, fluido cerebroespinal y jugo gástrico)

CatalíticaCatalizadores en sistemas enzimáticos y endocrinos. Como componente estructural de metaloenzimas y hormonas, o activadores (coenzimas) de dichos sistemas. Las actividades pueden ser anabólicas, catabólicas, incremento de vida útil (oxidante) o protección celular (antioxidante).

RegulatoriaRegulación de la diferenciación y replicación celular. Ion calcio influye en las señales de transducción y selenocisteina en la transcripción de genes. El papel central de la Tiroxina en el metabolismo se atribuye a la Triodotiroxina en la transcripción de genes.

Otros tejidos

blandos

Hueso

Tracto digestivo

Plasma sanguíneo

Mineral secretado

Mineral

ingerido

Mineral excretado(heces)

Metabolismo …

Modificado de Suttle (2010)

Algunos requieren proteínas transportadoras

(ej. Transferrina para Fe y Mn)

TASA DE RECAMBIO

Alta ….. Mucosa intestinal tejido hepático

Media .. Tejidos blandosBaja ….. Tejido óseo

Reabsorción

Mineral excretado

(orina)

LecheSudor

Jugos digestivos

Resorción

Mineral Fuente Metabolismo Función Deficiencia / Exceso

CaLeche y sus derivados, forrajes (absorbible 30-40%), Cereales (bajos)

Absorbido en ID mediado por hormona paratiroides y vitamina D3 (abre canales de absorción)

90% presente en tejido óseoIón Ca esencial para impulso nerviosoEstabiliza y modula enzimas de coagulación sanguíneaFormación de cáscara de huevos

Se altera metabolismo óseo con resorción (osteoporosis y osteomalacia) Retardo en crecimientoIncremento de P plasmáticoHipocalcemia (“fiebre de leche”)Excesos provocan deficiencias de minerales traza

P

Leche y sus subproductos, cereales (altos pero en forma de fitatos), bajo en gramíneas tropicales y leguminosas arbustivas

En intestino delgado por transportadores Na dependientes

80% en tejido óseo, con funciones similares a Ca20% en fluidos y tejidos blandosComponente de ácidos ribonucleicosUtilización de la energía (AMP, ADP y ATP)Requerido por microflora ruminal

InapetenciaPobre crecimientoReducción en lactanciaInsatisfactoria respuesta

reproductiva

Mg

Leche y sus derivados (bajo), forrajes (muy variable), Cereales (bajos), aceites vegetales (alto) y pescado (medio)

Absorbido de forma combinada por procesos activos (transportador) y pasivos en rumen e ID

Abundante en tejido óseo (60-70% ) y en blandos (0,1-0,2 g Mg/kg) luego de KCatalizador enzimático Formación de ATP en fosforilación oxidativaActúa en contracción muscular en unión al CaRequeido por microflora ruminal

Hipomagnesemia y tetaniaHipeirritabilidadTembores muscularesPerdida de equilibrioPérdida de apetito

Macrominerales…

Suttle(2010)

Mineral Fuente Metabolismo Función Deficiencia / Exceso

K

Forrajes (muy variable), bajo en fuentes de CHO´s y elevado en fuentes proteicas, amonificación reduce su concentración, elevado en melaza

Absorbido en ID mediado por bomba de ATPasa y co- transportadores.Excesos inducen deficiencias de Mg y Ca

Mayor ión intracelularRespuesta a estímulos eléctricos y tono muscularEquilibrio ácido-base

AnorexiaDepilaciónAtaxiaAlteraciones de ritmo cardiacoDeficiencia escasa

Na Cl

Leche y sus derivados (bajo), forrajes (muy variable), Cereales (bajos), aceites vegetales (alto) y pescado (medio)

Absorción pasiva en intestino delgado y rumen

Mantenimiento de presión osmóticaEquilibrio ácido-base y metabolismo del aguaTransporte de AA´s y glucosa son dependientes de Na

Pica Excesivo consumo de agua (polidipsia)Reducción del apetitoReducción en tasa de concepciónCanibalismo en aves

SForrajes (muy variable), Cereales (bajos) y pajas (alto),

Absorbido por transporte activo en intestino delgado . Cuando en proteínas, debe ser primero liberados los AA´s

Forma parte de hormonas (ej. Insulina y oxitocina) y de AA´s azufrados (ej. Metionina)Presente en tejido conectivo (condroitin sulfato)Constituyente de heparinaAbundante en apendices con queratina (cascos, cuernos, uñas, cabello, lana, etc)Requerido por microflora

InapetenciaPobre crecimientoReducción en lactanciaInsatisfactoria reproducción

Macrominerales …

Suttle (2010)

Mineral Fuente Metabolismo Función Deficiencia / Exceso

Co

Forrajes (muy variables), Cereales (bajo), en leche y subproductos como B12. Importante fuente en microflora

Absorbido como parte de la como vit B12. Absorción en mucosa mediada por transportadores

Asociada a vit B12

Reducción de síntesis ruminal de succinato y por tanto de AGV´sAlteración en metabolismo de lípidosBaja síntesis de B12

CuMayores problemas asociados a su absorción que su presencia en alimentos

Absorción mediada por transportadores metálicos. Antagonismo con Fe

Activador de enzimas (ej. Citocromo oxidasa)Desarrollo óseo y reproducción animalSíntesis de hemoglobina

Pobre movilización de FeDesórdenes cardíacosDeficiente queratinización y síntesis de colágenoAnemia, ataxia, despigmentación

I Forrajes (muy variable), Cereales y Grasas vegetales (bajo), pescado (alto)

Absorbido muy eficientemente en el TGI y reciclado en el mismo vía sangre

Constituyente de hormonas tiroideas, que regulan tasa metabólica

Alteración del metabolismo, con retraso severo en crecimiento, bocio y hemorragias en tiroides

Fe Elevado en alimentos tradicionales

Absorbido en duodeno con intervención de un transportador

Constituyente de la hemoglobina

Pobre crecimientoAnemiaDaños en pelos y plumas

Microminerales …

Suttle (2010)

Microminerales …Mineral Fuente Metabolismo Función Deficiencia / Exceso

Mn Granos y semillas (muy variable), proteínas vegetales (alto) y animales (bajo)

Altamente controlada por presencia de Fe en la dieta

Parte de metaloenzimas (ej Piruvato carboxilasa, superoxidodismutasa y glicosiltransferasa

Pobre crecimientoDaños en articulacionesCiclo estral irregularCrecimiento óseo anormal

Se Ampliamente variable en alimentos

En forma inorgánica (selenito Na) se absorbe de modo pasivo, en forma orgánica (selenometionina) en forma intacta con AA

Parte de selenoproteínasAntioxidante (glutationperoxidasa)Mejora respuesta reproductiva

Baja producción de lanaMuerte perinatal y postnatalRetardo en crecimiento

ZnAmpliamente variable en alimentos Absorción pasiva

Parte de metaloenzimas (ej ADN y ARN sintetasas)Componentes de unos 250 factores de transcripción

Baja tasa de crecimientoParequeratosis (hiperqueratinización de la piel)Daño testicularAnorexia

Suttle(2010)

Fuente Ca (%)

P (%)

Na (%)

K (%)

Cl (%)

Mg (%)

F(%)

S (%)

Fe (ppm)

Cu (ppm)

Carbonato de Ca 38,3 0,02 0,07 0,07 0,02 1,40 0,07 620 12

Concha de ostras 37,0 0,01 0,20 0,03 0,02 0,25 0,08 300 8

Fosfato monocálcico 17,5 21,9 0,10 0,15 0,15 0,80 0,16 0,90 4000 8

Harina de huesos 24,8 12,4 0,46 0,20 ND 0,64 ND 0,35 840 16

Óxido de magnesio 3 55 11

Roca fosfórica defluorin. 32,0 18,0 3,80 0,09 ND 0,29 0,20 0,13 9200 22

Cloruro de magnesio 35 12

Sulfato de magnesio 10 13

FEDNA (2011)

Fuentes de minerales…

La pureza y costo por unidad del elemento necesitado

La forma química, la cual determina la estabilidad y disponibilidad del elemento necesitado

Tamaño de partícula, el cual puede afectar la facilidad y seguridad en la mezcla y disponibilidad al animal

Libre de impurezas, tales como cadmio y flúor

Compatibilidad con otros ingredientes, incluyendo vitaminas

Riesgo de toxicidad, lo cual puede comprometer la disponibilidad y afectar al ser humano y al animal.

Criterios de selecciónUna buena mezcla mineral...

Una relación Ca/P de 2:1, con un mínimo de 6 a 8% P.

Proveer al menos 50% de los minerales trazas (Co, Cu, I, Mn y Zn).

Alta biodisponiblidad y libre de elementos tóxicos (ej. Fosfatos altos en fluor, relación no mayor de 20:1).

Elevada palatabilidad. Inicialmente garantizar un consumo de 50 g/animal/d

Control de calidad en su elaboración.

Bach y Devant (2004)

MineralMáximo límite

legal (ppm) Concentraciones tóxicas

Fe 750 500-1000 ppm

I 10 8-50 ppm

Co 2 30 ppm

Cu

Ovinos: 15Bovinos: 35

Prerumiantes: 15

Otras especies: 25

Bovinos: 40-100 ppmTerneros: 30 ppm

Ovino: 8 ppmCorderos : 38-40 mg/d durante

16-20 semanas

Mn 150 Bovinos: 500-1000 ppm

Zn 150 Bovinos: 300-1000 ppmTerneros: 250 ppm

Mo 2,5 Bovinos: 3-10 ppm

Se 0,4Bovinos

Crónica: 3-40 ppmAguda: 20 mg/kg peso vivo

Toxicidad de Microminerales en rumiantes…

UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELAFacultad de Agronomía Departamento de Producción AnimalCampus Maracay

VITAMINAS

En la nutrición de especies de interészootécnico Dr. Álvaro Ojeda

Definición …Con un nombre derivado del latín (vital y amine / 1912), este término agrupa a 14 compuestos orgánicos presentes en pequeñas cantidades en los alimentos, de carácter indispensable (micro a miligramos/d) para el normal funcionamiento metabólico de los organismos animales, y su deficiencia genera síntomas carenciales. Son compuestos no relacionados con proteínas, carbohidratos o lípidos, y su clasificación no es de orden químico sino funcional. Su naturaleza orgánica las diferencia de los elementos trazas presentes en la dieta.

Russell (2000)

Siempre deben estar presentes en la dieta ? …

Algunas pueden ser sintetizadas en TGI (ej. Ácido ascórbico, excepto en juveniles y situación de stress)

Niacina puede sintetizarse a partir de triptofano

Vitamina D se sintetiza en la piel a partir de sus precursores, mediante la acción de rayos ultravioleta.

Su clasificación …

LiposolublesAsociadas a la fracción de lípidos dietarios y se absorben con éstos, en procesos regulados por adecuada producción de sales biliares y formación de micelas. Básicamente constituidas por carbono, hidrógeno y oxígeno; tenemos: A, D, E y K, de las cuales sólo las tres primeras son almacenadas en el cuerpo animal, excretando excesos vía bilis y heces.

HidrosolublesNo se asocian a la fracción de lípidos, con absorción independiente a éstos. Además carbono, hidrógeno y oxígeno, pueden contener nitrógeno, azufre y cobalto. En este grupo se ubican: Complejo B y C (ácido ascórbico). Excepto B12, no se almacenan en el cuerpo animal, excretando excesos vía orina.

Sinonimia … Vitamina Sinónimo

LiposolublesA1 Retinol, retinal y ácido retinoícoA2 DehidroretinolD2 ErgocalciferolD3 ColecalciferolE Tocoferol y tocotrienolesK1 FiloquinonaK2 MenaquinonaK3 Menadiona

HidrosolublesTiamina Viamina B1

Riboflavina Viamina B2

Niacina Vitamina B3, Vitamina ppViamina B6 Piridoxol, piridoxal y piridoxaminaÁcido Pantoténico Viamina B5

Biotina Vitamina HFolacina Ácido Fólico, Folato y Vitamina MViamina B12 CobalaminaColina GosipinaVitamina C Ácido Ascórbico

Russell (2000)

Metabolismo …

Liposolubles

Intestino delgado medio

Facilitan sales biliares y lipasa

pancreática, movilizan con micelas

Cuando esteres, hidrólisis en pared inst.

Transporte vía sistema linfático,

vehiculizadas con Lipoproteínas

Principales depósitos: tejido adiposo,

hígado y músculo

Excedentes excretados en sales biliares

y heces.

Hidrosolubles

Absorción fundamentalmente en yeyuno, y

prácticamente inexistente en estómago e

intestino grueso

De síntesis cecal, sólo útil en ceco o

coprofagia

Tanto transporte activo (Na+) como pasivo

Absorción vía porta, y en algunos casos

unidas a proteínas transportadoras ó

albúmina

Excretadas vía orina, y en menor grado

sudor.

Modificado de Russell (2000)

Metabolismo ruminal …

Síntesis de vitaminas, fundamentalmente grupo B y K (excepto en juveniles)

Vitaminas A, D y E no son sintetizadas por microorganismos ruminales

Variable degradabilidad de vitaminas dietarias

Suplementación con S tiende a reducir síntesis de Tiamina (B1) y Ácido Pantoténico, aunque estimula síntesis de Riboflavina (B2)

Absorción ruminal es factible, aunque de poca importancia en vitaminas de síntesis microbial.

Vitamina Forma Fuente Función Deficiencia

ARetinol (animal) Hígado, aceite y harina

de pescado.

Formación, protección y regeneración de pielMejora de ovulación e implantaciónIncremento respuesta inmune.

Daño en mucosas y membranasRetardo en maduración de óvuloInmunosupresión parcial.

β-Caroteno (vegetal)

Pastos frescos, silaje y alfalfa) y zanahorias. Muy bajo en cereales

Provitamina AEstimula síntesis de ProgesteronaEfecto antioxidante y mejora de inmunidad (aumento de leucocitos).

Problemas de fertilidadPerdida embrionariaAumento de células somáticas en mastitisSusceptibilidad a infecciones.

D3 Colecalciferol Leche y aceite de hígado

En metabolismo de Ca y P: regula absorción, excreción, almacenamiento, y movilización.Incrementa respuesta inmuneControla transcripción de mas de 50 genes.

Alteración de metabolismo de Ca y PInhibe mineralización del tejido óseoSe promueve movilización de Ca y P Deformaciones óseasPobre calidad de cáscara de huevos.

D2 Ergocalciferol Vegetales verdessecados al sol

ETocoferol

Tocotrienol

Pastos, alfalfa, trébol y aceites no procesados.De baja actividad en cereales

Reduce peroxidación de AGIReduce necrosis hepáticaEfecto antioxidanteControla metababolismo de hormonas hipofisariasEstimula síntesis de anticuerpos.

Daños músculo cardíaco y esqueléticoAlteración en fertilidadDaño vascular y nerviosoLesiones hepáticas y desórdenes locomotores.

KFiloquinona (K1)Menaquinona (K2)Menadiona (K3)

Plantas verdes (K1)Cereales, carnes y Hna. de pescado (K2)Agroindustria (K3)

Síntesis de factores de coagulaciónProducción de osteocalcinaParticipa en carboxilación de proteínas.

Hemorragia en varios tejidosAlteración en coagulación sanguíneaDesórdenes de crecimiento.

Vitaminas Liposolubles…

Vitaminas Hidrosolubles…Vitamina Coenzima Fuente Función Deficiencia

Tiamina (B1)Tiamina pirofosfatasa

Cereales, harinas de oleaginosas, productos láctos y levadura

Metabolismo de CHO´sTejido neural y cardiácoMovimientos peristálticos

Alteraciones nerviosas (ej. Polineuritis, necrosis cerebrocortical)Altera funcionamiento cardiacoReducción de consumo

Riboflavina (B2) FADFMN

Productos lácteos y levadura de cervecería. Poca en cereales . Siempre baja disponib. (60%)

FlavoproteínaComponente de coenzimas en transferencia de hidrógeno y oxidacción y reducción de AG´s

Alteración inflamatoria en piel (artrosis, hiperqueratosis e hiperplasis)Alteración neurológicaCaída del tren posterior (pollos)

Vitamina B6Fosfato de Piridoxal

Cereales y subproductos de molienda, harinas de oleaginosas y levadura. Pobre en hnas de animales

Transaminación, decarboxilación y ramificación de AA´sFosforilación en metb. de CHO´s

Retardo en crecimientoInflamación en piel, deterioro en hígado y corazónAlteraciones nerviosasReducción en postura

Vitamina B12Cianocobalamina Sólo en productos de

animales (hna pescado y suero de leche). Amplia síntesis microbial

Síntesis de células sanguíneasMetabolismo de ac propiónicoMetabolismo de metionina

Reducción de síntesis de ADNPobre emplume, reducción de postura y mortalidad embrionariaPerdida de peso en rumiantes

Biotina (H) Piruvato acetil CoA carboxilasa

En plantas y animalesAbundante en levadura y hnas de oleaginosas

Síntesis de AG´sGlucogénesisMetabolismo de ac propiónicoSíntesis de ADN y ARN

Alteración en crecimiento y fertilidadDaños en la pielPobre emplume, lesiones inflamatorias e hígado grasoDepilación, y daños en cuernos y pezuñas

Vita

min

as

Hidr

osol

uble

s…Vitamina Coenzima Fuente Función Deficiencia

Ácido Fólico

Ácido tetrahidrofólico

En vegetales y animalesAbundante en alfalfa y levaduraPoco en cereales y poco disponible (60-20%)

Transferencia de grupos metilos en crecimiento y división celularConversión de homocisteína en metionina

Anemia macrocíticaDaño en mucosas y pielEn aves, desorden en crecimiento, despigmentación de plumaje, mortalidad embrionaria y baja posturaAlopecia y baja fertilidad en rumiantes

Niacina (B3) NADNADP

En alimentos vegetalesPoco en maíz, arroz y productos lácteos

Transferencia de hidrógenos Metabolismo energético

Alteración del sist nerviosos y desódenes en piel (pelagra)Retardo en crecimientoInflamación y úlceras en mucosas

Ácido Pantoténico (B5)

Coenzima A En vegetales y animalesPoco en granos leguminosas y harina de carne

Metabolismo de proteínas, CHO´s y grasasSíntesis de acetil CoAPigmentación de pelos

Alteración en piel y mucosasDespigmentación Alopecia y caída de plumasEn aves : pobre apetito, baja incubabilidad y diarreaEn cerdos: secreciones alrededor de ojos y alteraciones nerviosas

Ácido Ascórbico (C)

En pocos alimentos y muy inestable.

Remoción de radicales libresSíntesis de colágenoRegulación de metabolismo de CaModulación de sistema inmuneSíntesis de cortisol y reducción de stressResorción de hierro

Susceptibilidad a infecciones parasitariasRetardo en crecimientoDaño en tejido óseoMayos susceptibilidad a stressReducción de fertilidad

Colina En vegetales y animalesBiodisponibilidad elevada en hna de soya (60-70%) y baja en cereales (25%)

Síntesis de fosfolípidos y lipoproteínasTransporte y metabolismo de lípidos

Alteración en metabolismo de lípidos e hígado grasoDaño en articulacionesRetardo en crecimiento y elevada mortalidad (aves)

Principio activo y forma química…

Albers et al. (2002)

Vitamina Factor de conversión Unidades

A (retinol) 0,3 μg alcohol (retinol) 1 UI

0,34 μg acetato 1 UI

D3 0,03 μg vit D31 UI

E 1 mg d-α-acetato de tocoferil 1 UI

1 mg d-α-tocoferol 1,49 UI

1 mg dl-β-tocoferol 0,33 UI

K3 (Menadiona) 1 mg menadiona bisulfito de sodio 0,51 mg K3

B1 (Tiamina) 1 mg mononitrato de tiamina 0,92 mg tiamina

Niacina 1 mg ácido nicotínico 1 mg niacina

1 mg nicotinamida 1 mg niacina

Colina 1 mg cloruro de colina 0,75 mg colina

Para el caso de la vitamina A, una UNIDAD INTERNACIONAL (UI) definida

como la actividad biológica de 0,3 μg de RETINOL (alcohol) ó 0,55 μg de

PALMITATO DE RETINIL. Una UI de Provitamina A es igual en actividad a

0,6 UI de β−CAROTENO del compuesto de referencia.

Otros compuestos asociados… Ácido p-Amino benzoico

Constituyente de la molécula de ácido Fólico, generado en plantas verdes y microorganismos, para quien es promotor de crecimiento. En pollos con bajo ác. Fólico, el PABA da respuesta favorable.

BetainaActúa como donador de grupos metilo en metabolismo, y junto a colina y metionina es un factor lipolítico. Bajo específicas condiciones participa

en control osmótico

InositolPreviene hígado graso por su efecto lipolítico. Es empleado en la síntesis de fosfolípidos y lipoproteínas. Se emplea para reducir síndrome de hígado graso.

AG´s esencialesIncluidos los omega 3 y 6, además de y-linoleico y araquidónico donde mamíferos son incapaces de síntesis. Ampliamente relacionados con Vit

E.

CarnitinaEl tejido muscular almacena el 85% de la L-Carnitina, y se relaciona con transporte activo de AG´s y metabolismo energético en mitocondria.

TaurinaDe origen animal, y en contraste con animales de granja, los gatos presentan síntesis restringida a partir de cisteína. Se asocia a ácido cólico, y en gatos, su deficiencia restringe severamente la visión.

Compuestos orgánicos que, aunque relacionados a las

vitaminas en su actividad biológica, no se definen como tales

porque pueden ser sintetizados en cantidades suficientes, y

por tanto no se requieren en la dieta

Factores que afectan suplencia de minerales y vitaminas …Animal

Especie, edad, estado fisiológico, nivel de producción, estado sanitario y stress, entre otros.

AmbienteAlojamiento, higiene, temperatura y humedad, entre otros.

Calidad de productosNecesidad de evitar la oxidación (carne, leche, huevos) y mejor procesamiento (lana, cuero).

AlimentoVariaciones naturales en materias primas (fenología, cosecha, deshidratado y almacenamiento),

biodisponibilidad, antagonistas, condiciones de almacenamiento, composición del alimento y relación

costo/beneficio, entre otros.

Lectura recomendada …

Bondi, A. 1988. Nutrición Animal. 1ra Edic. Editorial Acribia S.A. Zaragoza, España. 546 p.

Church, D. et al. 2002. Nutrición y Alimentación de Animales. 2da Edición. Editorial Limusa, S.A. México. 635 p.

McDowell, LR. 2000. Vitamins in Animal and Human Nutrition. 2da Edic. Iowa State University Press. EUA. 793 p.

Ruíz, R. et al. 1988. Bioquímica Nutricional (Tomos I y II). Instituto de Ciencia Animal. La Habana. Cuba.

Suttle, N. 2010. Mineral Nutrition of Livestock. CAB International. Londres, UK. 579 p.