Efecto de pigmentos carotenoides y pectina en la calidad de la grasa de bovinos Public Deposited
El objetivo de la presente tesis fue estudiar los procesos fisiológicos involucrados en la disminución de la concentración y digestibilidad de carotenoides en las dietas de bovinos y su interacción con pectina, con el fin de disminuir la absorción de estos pigmentos y con esto, reducir el color amarillo que dicha absorción ocasiona en la grasa. El trabajo experimental se dividió en dos partes. La primera consistió en la caracterización de los forrajes tropicales más comunes en zonas tropicales de México. Posteriormente, y con base en esta caracterización, se seleccionó pasto Estrella (Cynodon plectostachium) como material de prueba en estudios in situ de la disminución en la concentración de carotenoides. La segunda parte consistió en el estudio metabólico digestivo de la pectina infusionada en el duodeno, como antagonista de pigmentos carotenoides con el fin de disminuir su absorción intestinal. Primera Parte. Análisis de forrajes tropicales y degradabilidad in situ del pasto Estrella Se recolectaron en el Estado de Veracruz y Tabasco 5 especies de forrajes, 15 muestras de forraje por cada especie con 21 a 25 días de rebrote prefloración. Con base en sus características de crecimiento y bromatológicas, se seleccionó pasto Estrella como material de estudio para ser evaluada en 4 novillos Holstein (384±60 kg) canulados en el rumen y en el duodeno. La disminución de los nutrientes durante el paso por el intestino se determinó mediante la técnica de bolsas móviles, la cual consistió en colocar en bolsas de nylon una cantidad conocida del forraje a estudiar; estas bolsas se introdujeron a través de la cánula del rumen e incubaron por un tiempo determinado. Posteriormente las bolsas se retiraron, se sumergieron en una solución que simulaba la digestión abomasal, y se introdujo un total de 20 bolsas en lotes de 5 a través de la cánula del duodeno hacia el intestino delgado, con tiempos de 15 minutos de separación en la introducción de cada lote. Las bolsas se recolectaron de las heces; una vez lavadas, se analizó el contenido de carotenoides totales y de materia seca (MS). Se observó una disminución significativa de carotenoides (P˂0.0001) en el rumen durante las primeras 12 h; posteriormente, entre 24 y 72 h, esta disminución no fue significativa (P=0.71). El índice de correlación entre la disminución de MS y los carotenoides totales en el rumen fue r=0.997 (P˂0.001). Alrededor de 53% de la concentración de carotenoides contenidos en Cynodon spp. en las bolsas duodenales (no incubadas previamente en rumen) disminuyó cuando se introdujeron en el intestino delgado. Como se esperaba, las bolsas con más tiempo de incubación en el rumen contenían menor concentración de carotenoides y, por lo tanto, la cantidad total degradada en el intestino delgado se redujo significativamente (P˂0.001). Los resultados de este estudio mostraron que una proporción alta de carotenoides no fueron degradados a través de rutas metabólicas microbianas en el rumen. Se concluyó que el tiempo de incubación es un factor que contribuye a la variación en la biodisponibilidad de los carotenoides. Segunda Parte. Digestibilidad in vitro y estudio del metabolismo digestivo con dosificación de -caroteno e infusión de pectina vía duodenal Se utilizaron 4 becerros Holstein con un peso promedio de 462.5 kg con cánulas ruminal y duodenal. El alimento se suministró dos veces al día (7:00 y 19:00 horas), con un consumo total aproximado por día de 9.603 kg (MS). Se incluyeron en las dietas dosis de pectina baja (0.004%); media (0.02%) y alta (0.01%), y 3 g de -caroteno. El control consistió en la dieta sin pectina ni -caroteno. Se empleó una dosis de 0.4% de óxido de cromo como marcador de la digesta. Las dosis de pectina se suplementaron por infusión por vía de la cánula duodenal; el cromo y β-caroteno fueron administradas directamente en la cánula de rumen. Se emplearon 10 días de adaptación y 5 días de muestreo en un diseño en Cuadro Latino. Las variables de respuesta fueron: materia seca, materia orgánica, proteína y fibra detergente neutra, -caroteno, clorofila a y clorofila b en liquido ruminal, liquido duodenal y heces. Adicionalmente, se analizó colesterol en sangre y grasa en heces. No se observaron diferencias significativas (P=0.202) entre los cuatro tratamientos en el flujo postruminal de materia seca, materia orgánica, proteína y fibra detergente neutra; de forma opuesta, se observaron diferencias significativas (P=0.0002) entre los tratamientos con respecto al flujo de β-caroteno y clorofilas b (P˂0.001). Al suministrar 0.004 y 0.01% de pectina se duplicó la excreción de β-caroteno en comparación con el testigo. Sin embargo, al suministrar 0.02% de pectina se incrementó por un factor de 4 la excreción de β-caroteno. La correlación entre la dosis de pectina y la excreción de β-caroteno en el tracto total fue r=0.912 (P=0.02). La digestibilidad postruminal de β-caroteno disminuyó con la administración de la pectina, mientras que el efecto en la disminución de absorción o digestibilidad fue proporcional a la dosis de pectina administrada (P˂0.05). Las dosis baja (0.004%) e intermedia (0.01%) de ix pectina no afectaron significativamente (P=0.72) a la digestibilidad total de β-caroteno, aunque se observó una disminución de la digestibilidad entre 44.5 y 55.5%. La concentración de clorofila a y b no presentaron diferencia significativa entre los tratamientos (P=0.77). La digestibilidad de la clorofila a no presentó diferencias significativas (P=0.43) entre los tratamientos (X digestión = 99.8%). La absorción de la clorofila b aumento tres veces en comparación con el tratamiento testigo (P=0.004), aunque no hubo diferencias significativas entre los tratamientos que incluían pectina. La concentración de colesterol sanguíneo decreció 15.6, 18 y 27% cuando se suministró pectina. En conclusión, la administración de pectina disminuyó la absorción de β-caroteno, clorofila b y colesterol hemático.
The aim of this thesis was to study the physiological processes in bovines involved in the disapparence and digestibility of carotenoides found in feeds, and the interaction of these pigments with pectin to reduce β-carotene absorption leading to “yellow fat” incidence. The experimental work was divided in two parts. The first one involved the analysis of the most common forages used in tropical areas of Mexico. Based on their characteristics, Star grass (Cynodon plectostachium) was selected for experiments in situ on carotenoid absorption. The second part was focused on metabolic studies of pectin infused to the duodenum as an antagonist to carotenoids for reducing pigment intestinal absorption. First Part. Tropical forage analysis and in situ degradability of Star grass Samples of fifteen forage species were colected from seven regions of Veracruz State; the samples were at 21 to 25 days preflowering regrowth. Based on forage growth and bromatological characteristics, Star grass was selected as study material. Four Holstein steers (384±60 kg), cannulated at the rumen and duodenum, were studied. Nutrient decrease through the intestine was study by the mobile nylon bag technique. Nylon bags, containing a known amount of forage, were introduced by the cannula into the rumen. After a given time of incubation, the bags were removed and placed into a solution simulating abomasal digestion. A total of 20 bags divided into 5 batches were placed through the duodenum cannula towards the small intestine; the batches were introduced into the duodenum every 15 min. The bags were then collected from feces, washed, and total carotenoid and dry matter (DM) analyzed. Carotenoid concentration significantly decrease (P˂ 0.001) in the rumen during the first 12 h; further decrease between 24 and 72 h was not significant (P=0.71). Correlation index for DM and total carotenoides in the rumen was r=0.997 (P˂ 0.001). Approximately 53% carotenoids in Cynodon spp. contained in duodenum bags (bags not previously incubated in the rumen) dissapeared when introduced in the small intestine. As expected, bags incubated for longer periods of time contained less carotenoid concentration and, therefore, the total pigment amount disapperance in the small intestine was significantly reduced (P˂ 0.001). The results of this study showed that considerably high carotenoid xi proportions were not degraded through microbial metabolic pathways in the rumen. It was concluded that the incubation time was a factor affecting bioavailability of carotenoids. Second Part. In vitro digestability and digestive metabolism studies on duodenum β-carotene dosification and pectine infusion Four Holstein steers (average weight 462.5 kg) with duodenal and ruminal cannulas were studied. Feed was supplied twice a day (7:00 and 19:00), 9.603 kg (DM) approximate total daily intake. Low (0.004%), medium (0.01%) and high (0.02) pectin levels were infused through the duodenum. No pectin or β-carotene were included in the control; 0.4% chromium oxide was used as a digesta marker, infused through the ruminal cannula together with 3 g βcarotene. The animals were subjected to 10 days adaptation and 5 days sampling allocated to a 4x4 Latin Square experimental design. The response variables were: dry matter, organic matter, protein, neutral detergent fiber, β-carotene, chlophyll a and chlorophyll b, analyzed in the ruminal liquid, duodenal liquid and feces. In addition, cholesterol concentration was analyzed in blood and feces. Not significant differences were observed for the four treatments in dry matter, organic matter, protein and fiber in post-ruminal flow (P=0.202). Conversely, significant differences were observed with respect to β-carotene and chlorophylls a and b in the post-ruminal flow (P=0.0002). β-carotene excretion increased twice with 0.004 and 0.01% pectin infusion. Moreover, four-fold β-carotene excretion was observed with 0.02% pectin infusion. Correlation index for pectine dose and β-caroteno excretion was r=0.912 (P=0.02). β-carotene post-ruminal digestibility decreased with pectine supply, whereas absorption or digestibility was proportional to the pectine dose (P=0.05); 44.5 to 55.5% decrease in digestibility was observed. No significant differences were observed among treatments for chlorophyll a and b concentration (P=0.77). Digestibility of chlorophyll a pigment had not significant differences among treatments (P=0.43) (Xdigestibility = 99.8%) Absorption of chlorophyll b increased threefold when pectine was infused as compared to the control (P=0.004) although not significant differences were observed among pectin-containing treatments. Blood cholesterol decreased 15.6, 18 and 27% when pectin was infused. It was concluded that pectin supply decreased βcarotene, chloropyll b and blood cholesterol, but not chlorophyll a absorption.
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