CUERPOS CETÓNICOS

(BHB Y ACETONA)

EN LECHE,

EN EL PRIMER TRIMESTRE DE LACTANCIA,

IMPACTO EN EL PROCESO INDUSTRIAL

Andrea Cartaya, Mariano Fajardo, Nicolás Guerra

Laboratorio UTEC, La Paz CP, Colonia

Tutores: Lic. Biol. Andrea Garay, Dr. Tomás López

Proyecto final I+D+i

Licenciatura en Ciencia y Tecnología de Lácteos

LATU, 9 de Agosto 2017.-

2

Tambo y Laboratorio de Calidad de Leche INIA, La Estanzuela, Colonia

A. Cartaya. Jul/17, LE 3

➢ Los niveles normales de loscomponentes minoritarios de la lechegeneralmente se alteran portrastornos metabólicos que puedenderivar en enfermedades como lacetosis. Este es el caso de los cuerposcetónicos β-hidroxibutirato (BHB) yAcetona (Ac).

INTRODUCCIÓN

4

➢Importa al Productor

➢Importa a la Industria

¿Qué es la CETOSIS?

OXALACETATO

➢ La cetosis es una enfermedad consecuencia de untrastorno en el metabolismo de los hidratos decarbono y las grasas.

SUBCLÍNICASUBCLÍNICA

No se aprecian síntomas

CLÍNICACLÍNICA

Pasiva o Nerviosa

➢ La enfermedad se manifiesta de dos formas:(Pastor y Cebrián, 2002)

5

No se aprecian síntomas claros en esta primera etapa (Duffield, 2000)

Pasiva o NerviosaFácilmente detectable, con síntomas claros

➢ Se puede determinar en sangre, orina y leche.

(Araya et al., 1984).

Andersson y Lundntröm (19884), Enjalbert et al. (2001)

CETOSIS

Factores Predisponentes:

Inicio de la lactancia

Excesivo engrasamiento durante la gestación

Elevada producción de leche

Mayor número de partos

Falta de ejercicio

Aporte de Energía Insuficiente

6

Desbalances en la dieta

Aporte de Energía Insuficiente

Gasto de Energía Excesivo

Incapacidad del organismo de proporcionar Energía Utilizable

Koening y Contreras (1984), Pastor y Cebrián (2002) , Tatone et al. (2016), Vanholder et al. (2015)

LAS PREGUNTAS QUE NOS

PLANTEAMOS FUERON:

¿Los niveles de BHB y Ac están asociados a

características de los animales (número de partos,

días en lactancia, litros de leche producidos)?

¿Se relacionan los niveles de BHB y acetona con los

parámetros composicionales y sanitarios de la leche?

7

¿Los niveles de estos cuerpos cetónicos influyen

sobre las propiedades de la coagulación?

¿Es posible establecer una relación entre los niveles

de BHB y Ac y el rendimiento quesero teórico?

OBJETIVOS GENERALES ➢ Estudiar la relación entre los niveles

de BHB y Ac en leche con los parámetros composicionales (espectroscopía infrarroja transformada de Fourier - FTIR) y características de los animales.

8

➢ Estudiar la relación entre los niveles de estos cuerpos cetónicos y la aptitud para la coagulación (infrarrojo cercano - NIR) y el rendimiento quesero teórico.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Determinar si existe relación entre los niveles de BHB y Ac con el número de partos, las semanas de lactancia y el volumen de producción de leche diaria.

Establecer correlaciones entre los parámetros de composición química y recuento de células somáticas con niveles de BHB y Ac.

9

Determinar si la composición de la leche y los niveles de cuerpos cetónicos influyen sobre las propiedades de coagulación.

Determinar si los niveles de cuerpos cetónicos tienen relación en el rendimiento quesero teórico.

MATERIALES Y

MÉTODOS

38 vacas Holando, manejadas en un único lote con dieta mixta (65/35)

Se analizaron 1335 muestras de leche

16/08/16 al 25/10/16 (70 días)

Número de gestación (1 a 7)

10

Semana de lactancia (1 a 8)

Producción diaria (11 – 49 L)

Se evaluaron propiedades de coagulación a 80 muestras.

MilkoScan FT+ y Fossomatic FT (Foss Electric A/S, Hillerød, Denmark).

Grasa, Proteína, Lactosa, Sólidos Totales (ST), Nitrógeno Ureico en Leche (MUN), Caseína,

Recuento de Células Somáticas (RCS), BHB y Ac

MATERIALES Y

MÉTODOS

11

Recuento de Células Somáticas (RCS), BHB y Ac (Hanuš et al., 2011; Tatone et al., 2016; Santschi et al., 2016, Belay et al., 2017; Foss,

2009; Santschi et al., 2016)

.

Optigraph AMS (patente nº 96120, INRA, Francia).R (tiempo de floculación)

AR y A2R (indicadores de la firmeza del gel)K20 (tiempo de organización del gel)

(de la Torre, 2006; Optigraph, 2016).

Rendimiento Quesero Teórico(RQ)

Van Slike y Price, 1949

F = porcentaje de grasa de la leche a queso (0,93, nivel de retención de la grasa en el queso)

C = valor de caseína

M = porcentaje de humedad en el queso (0,42 - 0,44 de humedad ej: para Queso Colonia).

MATERIALES Y

MÉTODOS

12

RQ = (0,93 · F + C – 0,1) (1 – M)

ANÁLISIS ESTADÍSTICO

➢ Análisis Fisicoquímico:

2 grupos → 1 parto (primíparas)

→ ≥ 2 partos (multíparas)

Teniendo en cuenta nivel de BHB:

→ NEGATIVAS (˂ 0,15 mmol/L)

→ SOSPECHOSAS (entre 0,15 y 0,19 mmol/L)

→ POSITIVAS (≥ 0,20 mmol/L)

13

Análisis de varianza y prueba de comparación múltiple, test de Tukey.

➢ Análisis Propiedades de Coagulación.

Análisis de correlación con prueba de hipótesis y cálculo de los coeficientes de correlación.

Nivel de Significancia α = 0,05 – InfoStat – RStudio

RESULTADOS

BHB(mmol/L)

14

RESULTADOS

BHB(mmol/L)

15

DISCUSIÓN

↑ % Grasa con ↑ BHB.

Multíparas ˃ BHB. ↑ BHB con↑ Partos (Tatone et al., 2017), diferencia entre parto 1 y 4 (Duffield et al., 1997); + sospechosas en 2º parto, en + no diferencia (Vanholder et al., 2015), no pudieron confirmarlo (Santschi et al., 2016).

Primeras dos semanas de lactancia ˃ BHB (Duffield et al.,

1997; Duffield, 2000; Vanho lder et al., 2015); dependiendo de número de partos (Santschi et al., 2016), día 6 y 7 (Tatone et al., 2017).

16

↑ % Grasa con ↑ BHB.(Santschi et al., 2016; Santschi et al., 2016; Vanholder et al., 2015; Duffield, 2000).

Por algunos considerada herramienta per se (Stevens, 2012).

↑ % Proteína con ↑ BHB.No esperado (Santschi et al., 2016; Vanholder et al., 2015; Duffield, 2000)

↑ Relación Grasa / Proteína con ↑ BHB. Buen indicador. (Duffield et al., 1997; Grieve et al., 1986; Santschi et al.,

2016; Koeck et al., 2014; Uribes, 2013)

CONSIDERACIONESA FUTURO

Nivel de BHB y Litros producidos no se relacionan significativamente.

↓rendimiento con presencia de cetosis, ˃ rendimientos + riesgos. No influencia entre lactancias(Duffield et al., 1997; Duffield, 2000; Vanholder et al., 2015; Uribes, 2013)

17

Sin repeticiones anuales para determinar estacionalidad. Invierno y primavera. (Vanholder et

al., 2015; Coburn et al., 2016; Santschi et al.. 2016; Tatone et al., 2017)

RESULTADOS

18

DISCUSIÓN

R (tiempo de floculación)

Correlaciones significativas:

++ Semana de lactancia (↑durante los primeros

200 días, luego ↓, evaluamos hasta semana 18) (Tornadijo et al., 2009; Alais, 1985)

pH (↓pH, ↓tiempo floculación)(Poulsen et al., 2015; Tronadijo et al., 2009)

MUN (por algunos autores no observado)

19

MUN (por algunos autores no observado)(Martin et al., 1997;(Politis y Ng-Kwai-Hang, 1988; Guinod-Thomas, 1992).

Relación G/P (observaron lo contrario,Guinee et al. (1997)).

Lactosa (importante en la regulación osmótica) (Politis y Ng-Kwai-Hang, 1988; Poulsen et al., 2015).

AR y A2R

DISCUSIÓNAR y A2R (firmeza del gel)

Correlaciones significativas:

++ Grasa (presencia de glóbulos grasos da

geles más débiles por interferencia en la formación de la matriz (Guinee et al., 1997)).

ST (contribución de MS (Gastaldi et al., 2006) )

20

Semana de lactancia (↓Cas, Ca y P)

(Tornadijo et al., 2009; Alais, 1985)

ST (contribución de MS )

Caseína (Gastaldi et al., 2006; Tronadijo et al., 2009; Alais, 1985).

DISCUSIÓNK20 (tiempo de organización del gel)

Correlaciones significativas:

++ Litros (ligado al estado de lactancia, efecto

dilución de grasa y proteína (García y Panadero, 2012;

Waldner et al.,2005)

21

↓pH, ↑velocidad organización

(Poulsen et al., 2015; Tronadijo et al., 2009)

MUN (por algunos no observado)(Martin et al., 1997; (Politis y Ng-Kwai-Hang, 1988; Guinod-Thomas, 1992).

DISCUSIÓNRQ (Rendimiento Quesero)

Correlaciones significativas:

++ Grasa, Proteína, ST, RCS, Cas, relación G/P

22

pH

no fue posible correlacionar RCS con propiedades de coagulación por contar con valores bajos.

↑ RCS, ↑ R, ↓AR y A2R.

CONSIDERACIONESA FUTURO

23

(Politis y Ng-Kwai-Hang, 1988; Leitner et al., 2011; Poulsen et al., 2015; El-Gawad y Ahmed, 2011).

CONCLUSIONES

➢ Las vacas primíparas presentan los niveles de menorriesgo para padecer cetosis.

➢ Se encontró que se relacionan negativamente losdías en lactancia y los niveles de BHB.

➢ Las determinaciones de los niveles de BHB en lechepermitieron establecer correlaciones positivas con lagrasa y la relación grasa/proteína.

➢ El tiempo de coagulación de las muestras analizadasse relaciona positivamente con el pH, MUN y

24

se relaciona positivamente con el pH, MUN ysemana de lactancia, y negativamente con la lactosay la relación grasa/proteína

➢ No se observó relación entre Ac y BHB con laspropiedades de coagulación.

➢ Sí se encontró relaciones significativas entre loscuerpos cetónicos y algunos componentes de laleche que inevitablemente repercuten en laspropiedades de coagulación y el RQ.

BIBLIOGRAFÍA

Acosta, Y., Delucchi, M. I., Olivera, M., & Dieste, C. (2005). Urea en leche: factores que la afectan. Jornada Técnica de

Lechería. Florida. INIA. Serie Actividades de Difusión, 455, 97-106.

Alais, C. (1985). Ciencia de la leche. Editorial Continental. 9na Edición. México DF, México, 40, 54-88.

Andersson, L., & Lundström, K. (1984). Concentrations of blood and milk ketone bodies, blood isopropanol and plasma

glucose in dairy cows in relations to the degree of hyperketonemia and clinical signs. Zbl. Vet. Med. A, 31, 683.

Andersson, L. (1988). Subclinical ketosis in dairy cows.Veterinary clinics of north america: Food animal practice, 4(2),

233-251.0

Araya, O., del Campo, C. H., Hervé, M. P., Facultad de Ciencias Veterinarias Universidad Austral de Chile (1984).

Archivos de Medicina Veterinaria, Vol. XVI Nº 1.

Ares, J.L. (2012). Coagulación de leche: uso del Optigraph. Informe Técnico (2005), Asociación de Queseros

Artesanos de Andalucía (AQAA), Baena (Córdoba, España). Retrieved from

https://joseluisares.blogspot.com/2012/10/coagulacion-de-leche-uso-optigraph.html

Baird, G. (1981). Lactation, pregnancy and metabolic disorder in the ruminant. Proceedings of the Nutrition Society,

40(01), 115-120.

Belay, T. K., Svendsen, M., Kowalski, Z. M., & Ådnøy, T. (2017). Genetic parameters of blood β-hydroxybutyrate

predicted from milk infrared spectra and clinical ketosis, and their associations with milk production traits in Norwegian

Red cows. Journal of Dairy Science.

Bonfatti, V. (2016).Prediction of milk BHBA by mid-infrared ... - CGIL - University of Guelph. Retrieved from

http://cgil.uoguelph.ca/dcbgc/Agenda1509/DCBGC%20Vale%20BHB%20calculation.pdf

Boekel, M. V. G., Jellema, T. J., Noomen, A., Almudi, A. O., Rosa, M., Walstra, T., & Walstra, P. I. E. T. E. R. P. (2001).

Ciencia de la leche y tecnología de los productos lácteos. Acribia,.

(2009). Cetosis - FMVZ-UNAM. Retrieved from http://www.fmvz.unam.mx/fmvz/e_bovina/04Cetosis.pdf

A. Cartaya. Jul/17, LE 25

(2009). Cetosis - FMVZ-UNAM. Retrieved from http://www.fmvz.unam.mx/fmvz/e_bovina/04Cetosis.pdf

(2013). Monitoreo de CETOSIS BOVINA - Cooprinsem. Retrieved from

http://cooprinsem.cl/home/pdf/cooprinforma/cooprinforma119.pdf

Coburn, A., Adams, H., Chandler, T., Oetzel, G., White, H., Fourdraine, R. (2016). Prevalence and impact of subclinical

ketosis on lactation in US dairy cows. ICAR Technical Series no. 21, 41-45.

Cucunubo, Luis Gabriel et al. "Diagnóstico de cetosis subclínica y balance energético negativo en vacas lecheras

mediante el uso de muestras de sangre, orina y leche." RevistaCientífica 23.2 (2013): 111-119.

Dalla Costa, C. A., & Pécora, R. P. (2015). Rendimiento quesero teórico y real de la leche de la cuenca de Villa María,

Córdoba. Recuperado de: http://pa.bibdigital.uccoor.edu.ar/665/1/tesis_RQ_final_CDC_15_IMPRIMIR.pdf

de la Torre Adarve, M. G. (2006). Interacción entre el genotipo de la [alpha] s1-caseína y el nivel de proteína de la

dieta: utilización nutritiva, producción y composición de la leche en cabras de raza malagueña: tesis doctoral. Editorial

de la Universidad de Granada.

De Roos, A. P. W., Van Den Bijgaart, H. J. C. M., Hørlyk, J., & De Jong, G. (2007). Screening for subclinical ketosis in

dairy cattle by Fourier transform infrared spectrometry. Journal of dairy science, 90(4), 1761-1766.

Díaz Rocha, M. T., & Tovar Luna, I. (2005). Efecto de la cetosis subclínica posparto en la eficiencia reproductiva en

vacas holstein fresian en la Comarca Lagunera. Revista Chapingo Serie Zonas Áridas, 4(1).

Duffield, T. F., Kelton, D. F., Leslie, K. E., Lissemore, K. D., & Lumsden, J. H. (1997). Use of test day milk fat and milk

protein to detect subclinical ketosis in dairy cattle in Ontario. The Canadian Veterinary Journal, 38(11), 713.

Duffield, T. (2000). Subclinical ketosis in lactating dairy cattle. Veterinary clinics of north america: Food animal practice,

16(2), 231-253.

El-Gawad, M. A., & Ahmed, N. S. (2011). Cheese yield as affected by some parameters review. ACTA Scientiarum

Polonorum Technologia Alimentaria, 10(2), 131-153.

BIBLIOGRAFÍA

Emery, R. (1968). Benefits Derived from Routine Testing for Milk Ketones - ScienceDirect. Retrieved from

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S002203026887095X.

Enjalbert, F., Nicot, M. C., Bayourthe, C., & Moncoulon, R. (2001). Ketone bodies in milk and blood of dairy cows:

Relationship between concentrations and utilization for detection of subclinical ketosis. Journal of dairy science,

84(3), 583-589.

FOSS. MilkoScanTM FT+, Ketosis (Acetone and BHB) Prediction models. Application Note 35d.

FOSS. MilkoScanTM FT+/6000, Ketosis Prediction Models: Acetone and BHB. Application Note AN35.

García I. C., Panadero A. N. (2012) Factors that influence milk`s nutritional composition.

Gastaldi, E., Lagaude, A., & Marchesseau, S. (1997). Acid milk gel formation as affected by total solids content.

Journal of Food Science, 62(4), 671-687.

Grieve, D. G., Korver, S., Rijpkema, Y. S., & Hof, G. (1986). Relationship between milk composition and some

nutritional parameters in early lactation. Livestock Production Science, 14(3), 239-254.

Guinee, T. P., Gorry, C. B., O'Callaghan, D. J., O'Kennedy, B. T., O'Brie, N., & Fenelon, M. A. (1997). The effects of

composition and some processing treatments on the rennet coagulation properties of milk. International Journal of

Dairy Technology, 50(3), 99-106.

Guyonnet, J. P. (1999). L'Optigraph: Un remplaçant potentiel du Formagraph!. Revue laitière française, (595), 36-37.

Hanuš, O., Genčurová, V., Zhang, Y., Hering, P., Kopecký, J., Jedelská, R., ... & Motyčka, Z. (2011). Milk acetone

determination by the photometrical method after microdiffusion and via FT infra-red spectroscopy. Journal of

Agrobiology, 28(1), 33-48.

Heuer, C., Luinge, H. J., Lutz, E. T. G., Schukken, Y. H., Van Der Maas, J. H., Wilmink, H., & Noordhuizen, J. P. T. M.

(2001). Determination of acetone in cow milk by Fourier transform infrared spectroscopy for the detection of

subclinical ketosis. Journal of dairy science, 84(3), 575-582.

A. Cartaya. Jul/17, LE 26

subclinical ketosis. Journal of dairy science, 84(3), 575-582.

Iñón, F. A., Garrigues, S., & de la Guardia, M. (2004). Nutritional parameters of commercially available milk samples

by FTIR and chemometric techniques. Analytica Chimica Acta, 513(2), 401-412.

Kitchen, B. J. (1981). Bovine mastitis: milk compositional changes and related diagnostic tests. Journal of Dairy

Research, 48(1), 167-188.

Klein, M. S., Almstetter, M. F., Nürnberger, N., Sigl, G., Gronwald, W., Wiedemann, S., ... & Oefner, P. J. (2013).

Correlations between milk and plasma levels of amino and carboxylic acids in dairy cows. Journal of proteome

research, 12(11), 5223-5232.

Koeck, A., Jamrozik, J., Schenkel, F. S., Moore, R. K., Lefebvre, D. M., Kelton, D. F., & Miglior, F. (2014). Genetic

analysis of milk β-hydroxybutyrate and its association with fat-to-protein ratio, body condition score, clinical ketosis,

and displaced abomasum in early first lactation of Canadian Holsteins. Journal of dairy science, 97(11), 7286-7292.

Koenig, M. V., & Contreras, P. A. (1984). Alteraciones del metabolismo energético en rumiantes y sus principales

manifestaciones clínicas. Arch Med Vet, 16(1), 7-13.

Leitner, G., Lavi, Y., Merin, U., Lemberskiy-Kuzin, L., & Katz, G. (2011). Online evaluation of milk quality according to

coagulation properties for its optimal distribution for industrial applications. Journal of dairy science, 94(6), 2923-2932.

Luinge, H. J., Hop, E., Lutz, E. T. G., Van Hemert, J. A., & De Jong, E. A. M. (1993). Determination of the fat, protein

and lactose content of milk using Fourier transform infrared spectrometry. Analytica Chimica Acta, 284(2), 419-433.

Martin, B., Coulon, J. B., Chamba, J. F., & Bugaud, C. (1997). Effect of milk urea content on characteristics of

matured Reblochon cheeses. Le Lait, 77(4), 505-514.

A. Cartaya. Jul/17, LE 27