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!!!