Laboratorio de Química

Por casi ya 30 años, el Laboratorio Químico ha realizado el Control de Calidad de alimentos para consumo animal, así como contribuir en la inocuidad de los mismos. Para llevar a cabo este control de calidad en los alimentos se utilizan metodologías químicas oficiales para cumplir con los requisitos de análisis requeridos en la Ley 6883 y 8495.

Se analizan alimentos terminados, materias primas y forrajes como un servicio a los productores pecuarios en el control de sus alimentos así como apoyo a la investigación y generación de una Tabla de Composición de Materias Primas Nacional de mucha ayuda para nuestros productores.

Indirectamente toda la población costarricense se ve beneficiada al adquirir productos de origen animal de buena calidad como leche, huevos, carne (res, pollo, cerdo etc.) que contribuyen a la salud pública.

 

1.1 HumedadTambién conocida como materia seca, es la porción de la muestra que queda al extraerle la humedad a determinada temperatura (100% muestra - % Materia Seca) = Humedad; El contenido de humedad en los alimentos deben estar a un nivel inferior al crítico, de lo contrario el alimento se deteriora o se pierde totalmente por acción del moho. El método más común de determinación de materia seca es por eliminación del agua por calor procediendo luego a pesar el residuo (materia seca)

1.1.1 Materia Seca 60ºEste método se aplica al análisis de humedad en muestras de alimentos para animales con altos contenidos de agua. Los altos contenidos de humedad en algunos alimentos como forrajes, ensilajes, cerdaza, gallinaza, subproductos de cervecería y otros subproductos, hace necesario llevar a cabo procesos de secado que permitan obtener una muestra de alimento parcialmente seca en horno a 60º C, que permite llevar a cabo otros análisis químicos. Si a una muestra alta en humedad se le quiere realizar proximal o un análisis dentro del proximal deberá, más humedad a 135 ºC, la muestra debe someterse a un secado previo a 60 ºC, para evitar la pérdida de nutrientes volátiles.

La importancia de esta determinación se debe a que los resultados de los demás análisis que se lleven a cabo a la muestra, se expresan en términos del porcentaje del peso seco total o del peso verde total y para poder hacer estas conversiones se requiere tener los valores de humedad (materia seca) presentes en el alimento.

1.1.2 Humedad al vacioEste método se aplica al análisis de humedad (materia seca), en muestras de alimento con altos contenidos de melaza como lo son los alimentos para ganado, y contenidos de urea menores o iguales a 5%. Este método utiliza un horno de vacío que extrae humedad a temperaturas bajas para evitar descomposición de la melaza a temperaturas superiores a 70 ºC.

1.1.3 Humdad por ToluenoPara muestras semilíquidas como la melaza, el agua se extrae por destilación a reflujo con un solvente inmiscible con el agua como lo es el tolueno. El procedimiento constituye una determinación directa de humedad. La ventaja es que no hay pérdidas de las sustancias volátiles.

 

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1.2 Análisis proximalEl análisis proximal está basado en el análisis de Weende que se desarrolló en la estación experimental Weende de Alemania. Este análisis se ha criticado mucho por ser tan antiguo pero hasta la fecha nadie ha desarrollado otro mejor, práctico y aceptable. Este sistema Weende está diseñado simular el proceso de

digestión dentro del animal. El hecho de que este sistema continúe en uso demuestra su éxito ya que se ha recopilado una cantidad considerable de datos presentados en términos de análisis próximo. La mayoría de los requisitos legales para productos alimenticios se basan en análisis mediante sistema Weende. El mismo incluye Humedad 135 ºC, Proteína Cruda, Fibra Cruda, Extracto Etèreo, Cenizas, ELN.

1.2.1 Humedad 135 ºCConocer el contenido de agua en los alimentos es muy importante para el nutricionista y ganadero. La determinación de Materia Seca que es el residuo que queda después de extraída la humedad siempre es un proceso empírico. La porción de materia seca es la que contiene los nutrimentos. En alimentos almacenados es necesario controlar la humedad y mantenerla a un nivel inferior al crítico de 10-12 %, de lo contrario el alimento se deteriora o pierde totalmente por acción del moho que puede generar toxinas. Es un análisis del sistema Weende que se lleva a cabo en horno a 135 ºC y peso del residuo (Materia Seca).

1.2.2 Proteína crudaEl analito hace referencia a Proteína Cruda porque el método determina nitrógeno como componente de todas las proteínas. El método Kjeldahl es el utilizado para determinar el nitrógeno verdadero no así para el nitrógeno de derivados nitro- o azo- . La cantidad de proteína de la mayoría de los alimentos se obtiene al multiplicar el % N por el factor de 6,25 porque la mayoría de las proteínas contienen un 16 % de Nitrógeno.

Este método se aplica a la determinación de proteína cruda en forrajes, alimentos balanceados y materias primas para consumo animal con rangos entre 0,5 g/100 g hasta 50 g/100 g de nitrógeno, lo cual equivale a un rango de proteína cruda de 3 g/100 g hasta 300 g/100 g respectivamente.

1.2.3 Fibra cruda En todo el mundo la Fibra Cruda se emplea para caracterizar a los alimentos. Fue un método desarrollado por Weende en Alemania. El procedimiento en sí es empírico. Es parte del análisis próximo. Los resultados pueden variar a consecuencia de una variación en la acidez o alcalinidad o a la duración y a la temperatura de los períodos de ebullición, esta variación se reduce al mínimo teniendo el método bajo control analítico y aseguramiento de la calidad del resultado mediante muestras Interlaboratorio. La extracción de la fibra, por digestión con ácido y álcali, es la de más fácil digestión de los nutrimentos contenidos en los alimentos. El residuo insoluble es la “fibra cruda”.

1.2.4  Extracto EtéreoSirve para medir la cantidad de grasa contenida en un alimento o verificar la pureza de alguna grasa o aceite. Se realizan extracciones con éter etílico. Para el análisis proximal de materiales vegetales, siempre debe hacerse referencia al “extracto etéreo” y no al de “grasa”, para designar la porción extraída; esto se debe que además de grasa, el éter extrae pigmentos vegetales, ceras, etc. Este método se aplica para la determinación de extracto etéreo en alimentos balanceados, forrajes y materias primas para animales excepto para alimentos extrusados, productos del secado de leche o contenido de urea.

1.2.5 CenizasEs el residuo inorgánico de una muestra incinerada, se determina con el propósito de analizar el mineral, cantidad de materia orgánica y total de nutrimentos digeribles y señalar la presencia de adulterantes minerales. La determinación de ceniza permite encontrar la adición de materias inorgánicos a un alimento. Se basa en la calcinación de la muestra a 600 ºC.

1.2.6 Extracto libre de Nitrógeno (ELN)El extracto libre de nitrógeno es una categoría del sistema Weende que se encuentra por diferencia; ELN = 100-(ceniza + extracto etéreo + proteína + fibra). Esta fracción no contiene ninguna celulosa, pero puede contener hemicelulosa y algo de lignina, además puede contener todos los productos solubles en agua que son insolubles en éter como por ejemplo vitaminas hidrosolubles. La mayor parte del ELN se compone de almidón y azúcares.

 

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1.3 Determinación de Fósforo Determina el fósforo total en alimentos balanceados, materias primas, forrajes y premezclas con bajo o ningún contenido de fosfatos monocálcicos y dicàlcicos, Para aquellas materias primas y premezclas con altos contenidos de fosfatos monocálcicos y dicàlcicos la muestra se trata siguiendo una digestión húmeda. El Fósforo junto con el Calcio son los minerales más importantes y juntos constituyen el 90% de la ceniza del cuerpo y son especialmente importantes en el desarrollo del soporte estructural de los animales, el fósforo constituye a la vez el 1% del peso total del cuerpo de un animal, pero a diferencia del Calcio, solo alrededor del 80% de la cantidad total del fósforo se encuentra en los huesos. Debido a esta magnitud, cumple un papel importante en la formación de huesos. El otro 20% es distribuido a través del cuerpo, está envuelto en casi todo, sino todas, las reacciones metabólicas. También es esencial en la adecuada utilización de la energía. En rumiantes el fósforo es extremadamente importante para el propio metabolismo y salud de la microflora del rumen.

 

1.4 Determinación de macro y micromineralesEsta determinación se realiza en alimentos balanceados, materias primas, premezclas para animales y forrajes para el análisis de Calcio, Cobre, Cinc, Sodio, Potasio, Manganeso, Magnesio y Hierro por la técnica de Absorción Atómica por llama. La cuantificación va en un ámbito desde 0,1g/100g hasta 40 g/100 g, desde 5 mg/Kg hasta 1x104 mg/Kg. Dentro de este grupo el Calcio cumple la función primordial en la formación de huesos. El Calcio constituye aproximadamente el 2% del peso total del animal, y alrededor del 99% de la cantidad total de Calcio está contenida en la estructura esquelética. En ponedoras el calcio es requerido en abundancia para la formación de la cáscara del huevo que es puro Carbonato de Calcio. El síntoma primario de la deficiencia de Calcio es raquitismo.

 

1.5 Determinación de minerales trazaPronto información.

 

1.6 Digestibilidad por PesinaEste método se utiliza para determinar la calidad de la proteína en materias primas de origen animal mediante la determinación de la proteína digerible con pepsina al 0,002 % en disolución ácida y luego la determinación de la proteína por el método Kjeldahl. Este método es uno de los más largos ya que solo la etapa de la digestión con pepsina necesita 16 horas de incubación con agitación constante a 45 ºC. El método no se aplica a proteína vegetal o mezcla de alimentos debido a la presencia de carbohidratos complejos y otros compuestos no digeridos por la pepsina. Los rangos de trabajo de este análisis en base seca van de 20 g/100g hasta 98,8 g/100 g.

 

1.7 Solubilidad en EN KOHSe refiere a la solubilidad de la proteína de soya para determinar la calidad del procesamiento térmico a la que se sometió la harina de soya. El frijol de soya crudo contiene una variedad de factores tóxicos, tales como inhibidores de tripsina, hemoglutininas, saponinas, etc.; los cuales son proteínas que se desnaturalizan y pierden su actividad tóxica con el procesamiento por calor. Sin embargo un exceso de procesamiento térmico provoca que el valor nutritivo de la soya disminuya. Una harina de soya poco procesada o sobreprocesada, tiene un valor nutritivo inferior en relación con la soya correctamente procesada. Se ha encontrado que la solubilidad de la proteína del frijol de soya en KOH al 0,2% es de alrededor de 100%. Harinas de soya con una solubilidad mayor al 85% se consideran insuficientemente procesadas (crudas), entre 85 y 75% como correctamente procesadas y menos de 75 % como sobrecalentadas.

 

1.8 Ni trógeno no proteicoSirve para determinar el % de nitrógeno procedente de la urea que se usa para suplementar los alimentos para rumiantes y otras fuentes de nitrógeno que no son proteína. Se determina por el método Kjeldahl.

 

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1.9 Grasa sobrepasante por hidrólisis ácida Permite determinar el contenido de ácidos grasos los cuales están en forma de sales de Calcio como ácidos grasos de cadena larga. Los ácidos grasos totales proporcionan el % de grasa. Es aplicable a grasas sobrepasantes y alimentos extrusados cuando se está suplementando para cubrir la demanda energética del animal. La grasa sobrepasante compuesta por sales de Calcio de ácidos grasos se somete a una hidrólisis ácida para liberar los ácidos grasos correspondientes y proceder luego a la extracción con solventes.

 

1.10 Cloruros solubles- Sal y FlúorEste procedimiento sirve para determinar el porcentaje de cloruros y sal, en alimentos balanceados y premezclas minerales de consumo animal por un método potenciometrico usando un electrodo compuesto selectivo a iones cloruro (Cl) en alimentos para animales.

El flúor (ión fluoruro) también se cuantifica mediante esta técnica potenciomètrica utilizando un electrodo selectivo a iones fluoruro (F-). Por ahora se ha validado para premezclas minerales incluyendo aquellas con contenidos de fosfatos mono y di cálcicos.

1.11 Microscopia de alimentosSirve para determinar la calidad de un alimento al identificar los diferentes ingredientes presentes además de detectar la presencia de adulterantes o ingredientes no mencionados en el registro de la muestra. Con el análisis microscópico se vela por la inocuidad de los alimentos de consumo animal, ya que se quiere evitar la presencia de ingredientes de origen animal como harinas de carne y hueso en alimentos para rumiantes, lo que podría provocar la enfermedad de las vacas locas (encefalopatía espongiforme).

 

1.12 Grados BRIXDetermina el % de azúcar (sacarosa) en muestras de melaza utilizada en nutrición animal.

 

1.13 Tamaño de partículaSe determina el tamaño de partícula promedio de un alimento, para que el cliente tenga información de si ese grado de molienda, es apto para la especie animal que se desea alimentar y ver si no es muy fino. Si el alimento es muy fino (< 100 micrometros), puede causar úlceras estomacales en el animal. Además, se determina que la molienda es la adecuada para ese tipo de alimento o materia prima.

 

1.14 Energía brutaSe utiliza para poder comparar alimentos y medir su valor relativo para el animal. Aplica a muestras con bajos contenidos de humedad (no mayor al 20%) Las muestras con altos contenidos de humedad pueden analizarse luego de realizada la determinación de análisis de humedad de forma previa. De igual manera los forrajes analizados mediante calorimetría deben de estar secos y molidos antes de realizar el análisis. Se comprime una muestra para formar una pastilla la cual es colocada en una cápsula pequeña de cuarzo. La cápsula con la muestra se coloca en la bomba calorimétrica automática donde se produce la combustión, en

este proceso se produce un cambio de temperatura convirtiendo la señal en Kcal/Kg. El calorímetro mide las cantidades de calor liberadas por el alimento.

 

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1.15 Ácidos grasos libres Sirve para cuantificar los ácidos grasos libres existentes en una muestra y es aplicable a aceites crudos y refinados de origen vegetal y marino así como grasas de origen animal. Se calculan en términos de ácido oleico, láurico o palmítico.

 

1.16 Impurezas en grasas o aceitesDetermina el porcentaje de residuo insoluble que queda al disolver la grasa o el aceite en un solvente como éter de petróleo.

1.17 Ácido Propiónico El ácido propanóico tiene características físicas intermedias entre las de los ácidos carboxílicos más pequeños (como el ácido fórmico y acético), y los ácidos grasos más grandes. Es miscible con agua, pero puede ser quitado del agua agregando sal. Se utiliza profusamente como conservante. El ácido propanóico inhibe el crecimiento de moho y de algunas bacterias. Por eso la mayoría del ácido propílico producido se utiliza como conservante para el pienso. Para el pienso se utiliza directamente, o como su sal de amonio.

La combinación del ácido propiónico con el propionato amónico mostró una mayor efectividad en comparación a los componentes individuales y para todos los niveles de pH estudiados, tanto sobre hongos como sobre bacterias. La efectividad sobre bacterias ha llevado también al desarrollo de productos anti salmonella basados en estos componentes. En el CINA lo hemos validado hasta el momento en alimento para perros.

 

1.18 Carbonato de CalcioSe determina la pureza del Carbonato de Calcio utilizado como materia prima y fuente de Calcio para formular alimentos para animales. También se determina los carbonatos presentes en materiales de encalado, premezclas minerales con carbonato de calcio como fuente primaria de Calcio y piedra caliza.

 

1.19 MicotoxinasLas micotoxinas son compuestos altamente tóxicos producidos por hongos. Pueden contaminar productos alimenticios cuando las condiciones de almacenamiento son favorables para el crecimiento de estos microorganismos.

Actualmente, la sección de química en conjunto con la sección de microbiología del CINA, desarrolló y validó las metodologías para la cuantificación de aflatoxinas G2, G1, B2, B1, y M1 (leche y queso), ocratoxina A y zearalenona por HPLC con detector de fluorescencia en alimentos cereales, forrajes, pulpas y otros alimentos y productos lácteos como leche, queso y yogurt. Lo anterior implicaría, de establecerse como método de cuantificación primario para el CINA, que este sería el primer laboratoriolatinoamericano en establecer tal metodología para alimentos y piensos.

Para el año 2012 se espera migrar la micotoxinas restantes (DON, FUM y T2) a la técnica de HPLC.

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2. Minerales

 

Mineral FuncionesProblemas asociados a ladeficiencia

Fuentes alimenticias

Calcio (Ca)

Formación de hueso y dientes, coagulación de sangre, contracción muscular, 12% leche

Crecimiento lento, desarrollo óseo deficiente, huesos frágiles, disminución en la producción lechera

Alfalfa y otras legumbres, piedra caliza molida, fosfato dicalcico, comida de hueso hervido

Fosforo (P)

 

Formación de huesos y dientes, involucrado en el metabolismo energético, parte del ADN y ARN, 0,09% en leche

Huesos frágiles, crecimiento truncado, bajo fósforo en sangre, pérdida de apetito, poco desempeño reproductivo

Fosfatos, comida de hueso hervido, granos, cereales, productos secundarios de lo granos, alimento con aceite de semillas

Magnesio (Mg)

Activador enzimático, se encuentra en tejido esquelético

IrritabilidadOxido de magnesio, forrajes y suplementos minerales

Sodio (Na)Balance ácido-base, contracción muscular, transmisión nerviosa

Deseo por sal, apetito reducido, poca coordinación, debilidad, escalofríos

Sal común, productos a base de mantequilla

Azufre (S)Síntesis proteico de bacterias del rumen, cartílago, tendones y ácidos

Poco crecimiento, producción de leche reducida, eficiencia de la alimentación decrece

Azufre elemental, sulfatos de sodio y potasio, forraje de leguminosas

Potasio (K)

Mantiene el balance electrolítico, activador enzimático, función motora/nerviosa

Disminución en el consumo de alimento, pérdida del brillo del pelo, potasio sanguíneo bajo

Forraje de leguminosas, cloruro de potasio, sulfato de potasio

Yodo (I) Síntesis de tiroxinaCrecimiento anormal de la glándula tiroides

Sal desionizada, sal enriquecida con minerales traza y suplementos comerciales

Hierro (Fe)Parte de la hemoglobina, parte de complejos enzimáticos

Anemia nutricional, membrana de la mucosa pálida

Forrajes, granos, , sal enriquecida con minerales traza, dihidroyoduro de etilendiamina

Cobre (Cu)Necesario para la construcción de hemoglobina, coenzima

Diarrea severa, apetito anormal, crecimiento pobre,  capa de piel blancuzca

Sal enriquecida con minerales traza y suplementos comerciales

Cobalto (Co)Parte de la vitamina B12, necesario para el crecimiento de microorganismos del rumen

Falta de apetito, anemia, producción de leche disminuida, capa de piel áspera/rugosa

Sal enriquecida con minerales traza y suplementos comerciales

Manganeso (Mn)

Crecimiento, formación ósea, activador enzimático

Problemas en la concepción, signos comunes durante el celo disminuidos o retrasados

Sal enriquecida con minerales traza y suplementos comerciales

Cinc (Zn)Activador enzimático, favorece la cicatrización

Ganancia de peso disminuida, eficiencia del alimento disminuida, problemas en heridas/piel

Forrajes, sal enriquecida con minerales traza, cinc metionina

Mineral FuncionesProblemas asociados a ladeficiencia

Fuentes alimenticias

Flúor (F)

No se sabe si es esencial para rumiantes, sin embargo es esencial para animales de laboratorio

Reducción severa en el consumo de alimentos, huesos agrandados, rigidez musculas en piernas 

Minerales de fosfato de formación rocosa

Selenio (Se)Funciona con ciertas enzimas, asociada a la vitamina E, sistema inmune

Enfermedad del musculo blanco, retención de placenta, disminuye mastitis subclínica

Alimentos aceitosos, alfalfa, avena, trigo, maíz y suplementos comerciales

Molibdeno (Mo)

Parte de la enzima xantina oxidasa

Pérdida de peso, emaciación, diarrea

Altamente distribuido en alimentos, su deficiencia rara vez es un problema

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3. AntibióticosUn Antibiótico es una sustancia química producida por un ser vivo o derivada sintética de ella que a bajas concentraciones mata o impide el crecimiento de ciertas clases de microorganismos sensibles. Los antibióticos son sustancias altamente reguladas en alimentos animales como en tejido por su impacto ambiental y humano. Además el uso no controlado, cconsidera riesgos sanitarios asociados al uso de antibióticos en la producción animal. Finalmente,  concentraciones superiores a las permitidas por los reglamentos vigentes someten al productor a una posible sanción o gasto innecesario de dinero.

 

Antibiótico (Familia)

Importancia Indicaciones

Oxitetraciclina

Tetraciclina

Clortetraciclina

Minociclina

Doxiciclina

(Tetraciclinas)

Se están realizando diversos estudios centrándose en el uso de antibióticos en la alimentación animal, ya que una gran parte de esos antibióticos se excreta en la orina o estiércol, y una vez que ocurre esto, los antibióticos van a parar al suelo o a las aguas (subterráneas o superficiales). La dosificación correcta de estos antibióticos en los alimentos determina que concentraciones de antibiótico llegarán al medio ambiente.

En aves de corral: Control de sinovitis infecciosa, sinovitis infecciosa, coccidiosis y enfermedad crónica respiratoria

Ganado vacuno y porcino:Enteritis bacterial y Leptospirosis, pneumonia bacterial, aumento en la ganancia de peso, aumento en el desempeño de la alimentación

Canes: Enfermedad periodontal

Monensina

Narasina

(Poliéteres/ ionóforos)

Modifica la flora del rumen, ya que controla cierto tipo de bacterias productoras de gases de desecho, como metano y anhídrido carbónico, y bacterias productoras de ácidos grasos volátiles menos eficientes, como acético, butírico y láctico.

Al no afectar otro tipo de bacterias, como las productoras de ácido propiónico, la proporción de este aumenta. De esta acción se infiere que con la monensina se obtiene más energía con cualquier tipo de ración.

La monensina elimina las bacterias

Ganado de carne en feedlot:para mejorar la conversión alimenticia, prevenir la acidosis, el timpanismo y la coccidiosis.Ganado de carne en pastoreo:para mejorar la ganancia de peso y la conversión alimenticia, para prevenir la acidosis y el meteorismo espumoso.Ganado de leche: para mejorar la ganancia de peso en vaquillonas de reposición. Para prevenir la coccidiosis. Para mejorar la condición corporal y aumentar la producción de leche. Para prevenir la acidosis y la cetosis. Para disminuir la presencia de enfermedades relacionadas con el período de

mucinolíticas del rumen. Estas bacterias son las que destruyen la mucina de la saliva. Esta acción, sumada a la menor producción de gases de desecho explica su efecto antitimpáco.

La monensina elimina los coccidios en la luz intestinal, es un poderoso coccidicida. Es preventivo de la coccidiosis.

transición. Para prevenir el meteorismo espumoso.

Tilosina (Macrólido)

Antibiótico y promotor de crecimiento desarrollado exclusivamente para uso veterinario. Los macrólidos interfieren con la síntesis de la proteína bacteriana a nivel ribosómico, a través de la unión a la subunidad 50S (en o cerca del sito P). Pueden formarse pequeños péptidos pero no cadenas complejas. El efecto está limitado a las bacterias y micoplasmas en fase de división rápida. En general son bacteriostáticos, pero a dosis elevadas pueden ser bactericidas. La resistencia bacteriana ocurre por alteración del receptor ribosomal o por mecanismos que dificultan la entrada del antibiótico a la célula bacteriana, siendo muy común la resistencia cruzada a otros antibióticos del grupo.

Dado que se metabolizan extensamente en el hígado antes de su excreción renal, bajo la forma de metabolitos inactivos, quedan excluidos del tratamiento de infecciones urinarias.

Bovinos: Acción sobre Pasteurella multocida, Corynebacterium pyogenes, y los gérmenes de la pododermitis necrótica. Para mastitis agudas causadas por Streptococcus spp y Staphilocuccus spp. Reduce la incidencia de abscesos hepáticos por Fusobacterium necrophorus y Actinomyces pyogenes.

Aves: acción contra enfermedades respiratorias de tipo crónico causadas por Mycoplasma gallinarum y Mycoplasma sinoviae

Cerdos: acción sobre neumonía enzoótica, Pasteurella multocida y Corynebacterium pyogenes; erisipelas causadas por Erysipelothrix rhusiopathiae; rinitis atrófica y disentería porcina; actúa sobre la artritis causada por Mycoplasma hyosynoviae y Staphylococcus spp.

Cabras y ovejas: actúa sobre formas agudas de agalactia contagiosa, causada por Mycoplasma agalactiae y sobre la pleuropneumonia originada por Mycoplasma mycoides var. capri.