Para obtener el máximo valor nutricional y económico de una formulación de piensos, los nutricionistas deben prestar especial atención a lo que utilizan, sobre todo cuando se trata de fuentes de minerales traza «orgánicas». Este libro blanco analiza todos los aspectos considerables a la hora de seleccionar una fuente de minerales traza adecuada.
La química de la complejación o quelación, como se conoce comúnmente, ha creado una gran confusión en la industria de la alimentación animal. Términos como complejos de aminoácidos metálicos, quelatos de aminoácidos metálicos, complejos de polisacáridos metálicos y proteinatos metálicos abundan, pero las definiciones oficiales siguen siendo vagas y poco útiles. Los oligoelementos orgánicos (OTM) son reconocidos como una fuente más biodisponible de oligoelementos que sus homólogos inorgánicos más tradicionales, como los sulfatos y los óxidos. Pero las terminologías oficiales de la Asociación Americana de Funcionarios de Control de Piensos (AAFCO) y la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) sobre lo que constituye un oligoelemento «orgánico» pueden ser ambiguas
Por lo general, los quelatos se preparan haciendo reaccionar sales minerales inorgánicas con, por ejemplo, mezclas de aminoácidos y pequeños péptidos preparados enzimáticamente en condiciones controladas. Dichos ligandos de aminoácidos y péptidos se unen al metal en más de un punto, asegurando que el átomo de metal pase a formar parte de una estructura de anillo biológicamente estable. Se han hecho muchas afirmaciones diferentes sobre los méritos relativos y la idoneidad de los aminoácidos frente a los péptidos para formar quelatos minerales con una alta biodisponibilidad
El papel de la fuerza de unión en la estabilidad de los minerales traza orgánicos
La mayoría de los aminoácidos y péptidos se unen a iones metálicos a través de átomos de nitrógeno, oxígeno o azufre. Los aminoácidos individuales exhiben una gama de estabilidades cuando se complejizan con minerales que puede ser evaluada en varias bases de datos
Los péptidos, al tener un mayor número de átomos donantes que permiten su potencial para formar numerosos anillos de quelato cuando se unen a un ion metálico, se espera que formen quelatos más estables que los aminoácidos simples, como la glicina. Sin embargo, esto depende de la capacidad del péptido para formar más de un anillo de quelato.
Las afirmaciones de superioridad basadas en el tamaño tienen poco mérito en términos de estabilidad. El simple hecho de aumentar el número de aminoácidos en un ligando puede no aumentar la estabilidad del complejo metálico ni la proporción relativa de mineral unido. En definitiva, no sólo el tipo de aminoácido influye en la estabilidad, sino también la posición de los aminoácidos en un péptido.
Desde el punto de vista de la producción, el grado y el tipo de hidrólisis de una fuente proteica para formar péptidos de cadena corta puede influir significativamente en la secuencia de aminoácidos presentes. La producción de un hidrolizado de proteínas «óptimo» para la quelación de minerales se basa en la selección cuidadosa de las condiciones de hidrólisis, asegurando que la mezcla final de péptidos hidrolizados pueda garantizar la constancia y la estabilidad de la unión de los minerales en condiciones de cambio de pH.
Byrne et al. (2021) utilizaron técnicas potenciométricas para analizar una serie de OTM comerciales. Un electrodo selectivo de iones de Cu determinó sus estabilidades in vitro en un rango de pH que refleja las condiciones fisiológicas(Figura 1)
Figura 1- Estabilidad de los quelatos de cobre en función del pH
En este trabajo, las muestras se reconstituyeron y se suspendieron antes de la valoración de los sobrenadantes, con la posterior medición del porcentaje de cobre ligado en un rango de pH de 3 a 8. Esto confirmó que existen notables diferencias en la estabilidad dependiente del pH de los OTM comerciales, con la cantidad de cobre ligado que varía considerablemente entre las muestras. Además, los datos indican que algunos OTM tienen una capacidad baja o nula de unión mineral estable a pH ácido, con impactos evidentes en la bioeficacia de los productos. Estas diferencias pueden atribuirse no sólo al tipo de grupo de unión utilizado, sino también al proceso de producción empleado para generarlos
En última instancia, la estabilidad de un OTM es vital para su biodisponibilidad. Durante el tránsito por el tracto gastrointestinal y a medida que el pH disminuye o se acidifica, todos los OTM están sometidos a fuerzas fisiológicas, que pueden dar lugar a que el complejo mineral unido se disocie y libere iones minerales libres.
Esto significa que los complejos o quelatos con bajas estabilidades tendrán potencialmente una biodisponibilidad y eficacia del producto reducida a la de la sal inorgánica correspondiente. La maximización de la estabilidad dependiente del pH de los OTM aumentará la biodisponibilidad de los minerales y su absorción en el intestino.
Influencia de la estabilidad del OTM en la biodisponibilidad relativa
La absorción y la utilización de los OTM por parte de un animal también difieren en gran medida, y se ha dedicado mucha investigación a comprender la biodisponibilidad relativa de los minerales orgánicos, normalmente mediante la comparación con los sulfatos minerales inorgánicos utilizando una serie de parámetros de evaluación.
La biodisponibilidad tiene muchas definiciones, pero en lo que respecta a los minerales traza, se refiere a la proporción relativa del mineral ingerido que es absorbido y retenido por la especie animal en estudio
La revisión del libro blanco destaca algunos ejemplos de estudios de biodisponibilidad de fuentes de zinc en aves de corral. En general, las fuentes orgánicas de zinc tienen una mayor biodisponibilidad que sus homólogas inorgánicas. Además, se observa una variabilidad entre estudios, que no sólo depende del índice de medición utilizado para evaluar la biodisponibilidad, sino también de la fuente utilizada. En esencia, pueden observarse diferencias en la biodisponibilidad incluso dentro de grupos de OTM)
Influencia de la estabilidad del OTM en la biodisponibilidad relativa
La absorción y la utilización de los OTM por parte de un animal también difieren en gran medida, y se ha dedicado mucha investigación a comprender la biodisponibilidad relativa de los minerales orgánicos, normalmente mediante la comparación con los sulfatos minerales inorgánicos utilizando una serie de parámetros de evaluación.
La biodisponibilidad tiene muchas definiciones, pero en lo que respecta a los minerales traza, se refiere a la proporción relativa del mineral ingerido que es absorbido y retenido por la especie animal en estudio
La revisión del libro blanco destaca algunos ejemplos de estudios de biodisponibilidad de fuentes de zinc en aves de corral. En general, las fuentes orgánicas de zinc tienen una mayor biodisponibilidad que sus homólogas inorgánicas. Además, se observa una variabilidad entre estudios, que no sólo depende del índice de medición utilizado para evaluar la biodisponibilidad, sino también de la fuente utilizada. En esencia, pueden observarse diferencias en la biodisponibilidad incluso dentro de grupos de OTM).
Hay muchos factores que afectan a la biodisponibilidad, como la especie animal, el sexo, el estado fisiológico, el estado mineral existente, la elección de los criterios de respuesta, la elección de la fuente estándar y la forma química y la solubilidad del elemento mineral. En cuanto a la forma química del mineral, la fuerza de quelación entre el mineral y el grupo de unión definirá la estabilidad de la OTM y, en última instancia, desempeñará un papel importante en la influencia de la biodisponibilidad relativa. Un número limitado de estudios compara la fuerza de quelación del OTM con la biodisponibilidad, demostrando una relación directa entre la estabilidad del OTM y la biodisponibilidad.
Las principales conclusiones de varios de estos estudios muestran que, a medida que aumenta la fuerza de quelación, también lo hace la biodisponibilidad relativa de la fuente mineral. Por lo tanto, aumentar la fuerza de unión entre el mineral y el grupo de unión utilizado resultará una estrategia muy eficaz para mejorar la biodisponibilidad de OTM
Antagonismos de premezclas y piensos
Los efectos agonísticos y antagónicos de los componentes de los piensos son cada vez más objeto de estudio, y la elección de los componentes adquiere cada vez más importancia en la formulación de las dietas. La posibilidad de que se produzcan interacciones negativas entre los distintos componentes de las premezclas y los piensos es elevada y a menudo se pasa por alto, al igual que los efectos subyacentes a nivel celular tras la digestión y absorción de la fuente mineral.
Estudios recientes se han centrado en la evaluación de estos posibles antagonismos. Los efectos diferenciales observados indican que no todos los quelatos son iguales; además, difieren en términos de estabilidad, liberando el mineral de forma dependiente del pH en el microambiente local. Esta inestabilidad hace que algunos quelatos tengan un impacto negativo en la premezcla y los componentes del pienso
Conclusiones
A pesar de la información confusa y a menudo contradictoria, la quelación de minerales es un proceso relativamente sencillo que se rige por algunas bases químicas fundamentales. Al considerar cuidadosamente los factores importantes en la quelación de minerales, se puede empezar a distinguir entre los productos por sus estabilidades biológicas y su biodisponibilidad
En última instancia, la estabilidad de un OTM es esencial para su biodisponibilidad. Durante el tránsito por el tracto gastrointestinal y a medida que el pH disminuye o se acidifica, todos los OTM están sometidos a fuerzas fisiológicas que pueden provocar la disociación del complejo mineral unido y la liberación de iones minerales libres. Los minerales traza orgánicos con una estabilidad y una fuerza de unión optimizadas tendrán un potencial de reactividad mucho menor en comparación con las fuentes inorgánicas. Sin embargo, las diferentes formas de minerales traza orgánicos reaccionarán de forma diferente y causarán una mayor o menor inhibición de los componentes del pienso dependiendo de la fuente
En última instancia, es posible que los formuladores de dietas deban prestar más atención a su elección de componentes individuales para minimizar los costes financieros asociados a las interacciones negativas, que podrían ser importantes
Para más información, haga clic aquí para descargar el libro blanco «Organic Trace Minerals: Enhancing mineral bioavailability through chelation» por el Dr. Richard Murphy, director de investigación de Alltech.
