1 Materias Primas y AditivosFabrizio Marcillo Morla MBA (593-9)

2 Fabrizio Marcillo MorlaGuayaquil, 1966. BSc. Acuicultura. (ESPOL 1991). Magister en Administración de Empresas. (ESPOL, 1996). Profesor ESPOL desde el 2001. 20 años experiencia profesional: Producción. Administración. Finanzas. Investigación. Consultorías. Otras Publicaciones del mismo autor en Repositorio ESPOL

3 SEGURIDAD “La SEGURIDAD es el ingrediente mas importante en nuestros alimentos. Europa debe tener la capacidad de entregar a nuestros consumidores seguridad garantizada en los alimentos desde la granja a la mesa” David Byrne, Comisionado Europeo para Alimentos y Salud Pública

4 Materias Primas y AditivosDos fuentes principales, ingredientes naturales y procesados. Gran variedad de ingredientes naturales han sido utilizados, siendo los crustáceos frescos y congelados el alimento preferido por muchos decápodos.

5 Materias Primas y AditivosLa preferencia de P. vannamei en sistemas de maduración fue, en orden descendente: Artemia, krill, gusanos de sangre, pellets de Nippai, pellet de Shigueno, almejas, calamar, pellets de Salmon-Frippak, pellets de Rangen y pellets de Argent (Beaugez 1991).

6 Materias Primas y AditivosSin embargo, las materias más utilizadas en maduración son calamar, gusanos de sangre y ostras, debido principalmente a la disponibilidad y al costo. El valor nutricional de los ingredientes vivos o frescos es generalmente más alto que el de alimentos procesados.

7 Materias Primas y AditivosIngredientes procesados se refiere a cualquier alimento de origen vegetal o animal que ha sido fisicamente procesado antes de ser suministrado ya sea secado, fermentado, ensilado, mezclado, molido, peletizado o extruido. Su calidad depende de factores físicos, químicos, nutricionales, y ambientales.

8 Materias Primas y AditivosEs recomendable utilizar una definición exacta del ingrediente, es decir: nombre y descripción oficial del ingrediente número internacional del ingrediente composición química análisis de la calidad tamaño de la partícula antes de mezclar

9 Materias Primas y AditivosCLASIFICACION DE MATERIAS PRIMAS DE ACUERDO A NUTRIENTES Fibra cruda < = 18 % Fibra cruda > 18 % Proteína < 20 % Proteína > = 20 % Proteína < 20 % Proteína > = 20 % Energía < = 70 TDN Energía > 70 TDN Energía < = 70 TDN Energía > 70 TDN Energía < = 70 TDN Energía > 70 TDN Energía < = 70 TDN Energía > 70 TDN Energético 4 Protéico 5 Forraje Seco 1, Verde 2, Ensilaje 3 Protéico 5 Mineral 6 Vitamina 7 TDN = DE/0.044

10 Materias Primas y AditivosFactores que afectan la calidad de los ingredientes: Variación natural Tecnificación del proceso de la materia prima Contaminación Adulteración Deterioro

11 Materias Primas y AditivosLa variación natural se refiere a la diferente composición química de un mismo ingrediente dependiendo de la época del año, la fertilidad del suelo, la variedad de la planta, etc. El grado de tecnificación del proceso de la materia prima influirá en la composición química de los ingredientes, su consistencia y su mejor aprovechamiento por los animales.

12 Materias Primas y AditivosLa contaminación se refiere a partículas y compuestos foráneos en pequeñas cantidades que no son componentes propios del ingrediente. La adulteración se refiere a partículas y compuestos foráneos en cantidades considerables que no son componentes propios del ingrediente. Los ingredientes molidos finamente son mas susceptibles a la contaminación intencionada o a la adulteración con materiales mas baratos.

13 Materias Primas y AditivosEl deterioro durante el almacenamiento y transporte de ingredientes principalmente por incrementos de humedad (10-12%) e infestación por insectos y roedores debe evitarse. Para producir un alimento de alta calidad no basta con SELECCIONAR ingredientes de alta calidad, también hay que MANTENER la calidad de estos lo mejor posible.

14 Tiempo Almacenaje vs Humedad y TemperaturaT°C %H Relat Ambiente Dias Conserv. <12% 28 70% 30 32 80% 21 14% 7 18% 5

15 Materias Primas y AditivosLa inspección visual y física de las Materias Primas y Aditivos debe ser el primer paso en la producción de alimentos. Se deben inspeccionar color, textura, olor, presencia de insectos, materiales extraños y otros contaminantes.

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18 Materias Primas y AditivosPodemos evaluar los ingredientes mediante técnicas de: Densidad por volumen Pruebas químicas rápidas Microscopia (Bates L.S. et al Aquaculture Feed Microscopy Manual. American Soybean Association)

19 Materias Primas y AditivosLa densidad por volumen de una muestra del ingrediente se registra y se compara con la densidad reportada para ese ingrediente en su forma pura. Si la muestra contiene contaminantes o adulterantes la densidad obtenida será diferente (mayor o menor) a la reportada.

20 DENSIDAD por VOLUMEN

21 Densidad por volumen (g/L) de algunos ingredientesIngrediente Densidad Alfalfa Cebada Hna. de sangre Maiz Maiz molido Hna. de algodón Hna. de plumas Hna. de pescado Hna. de carne y hueso 594 Melaza Avena Hna. de avena

22 Densidad por volumen (g/L) de algunos ingredientesIngrediente Densidad Hna. de maní Arrocillo Polvillo de arroz Afrecho de arroz Hna. de camarón Hna. de soya Soya descascarada Sorgo Hna. de sorgo Trigo Afrecho de trigo Mono, difosfato

23 Materias Primas y AditivosLas pruebas químicas rápidas desarrolladas determinan la presencia o ausencia de ciertas sustancias químicas que pueden influenciar la calidad del ingrediente y del alimento. La presencia de urea se puede detectar por un cambio de color a un rojo-morado al añadir ureasa e indicador a la muestra. La presencia de caliza (CaCO3) se puede detectar por las burbujas de CO2 que se liberan al añadir HCl al 50%.

24 Materias Primas y AditivosLa microscopia ayuda a determinar si la harina de un ingrediente (ej. Hna. de pescado) es pura o si es una mezcla de varios ingredientes o está adulterada (ej. Nitrato de amonio). Puede ser la primera línea de defensa para prevenir la entrada de ingredientes de baja calidad en la planta de alimentos y mantener un flujo continuo de entrada de ingredientes en las zonas de desembarque.

25 Estereomicroscopio

26 Materias Primas y AditivosFactores Químico/Biológicos: Rancidez Contaminantes químicos Nitrógeno volátil total y Aminas biogénicas Ficotoxinas Micotoxinas Dioxinas Priones Organismos geneticamente modificados (GMOs)

27 Materias Primas y AditivosRancidez es la degradación oxidativa de grasas y aceites que produce la formación de peróxidos, radicales libres, aldehídos y polímeros de ácidos grasos que disminuyen el valor nutricional de los insumos y del alimento. Los radicales libres pueden disminuir la palatabilidad, la tasa de conversión alimenticia, el crecimiento y la salud animal.

28 Materias Primas y AditivosLos ingredientes a base de subproductos como la harina y el aceite de pescado y harinas de subproductos avícolas son altamente susceptibles a la oxidación durante el procesamiento y almacenamiento. Estos insumos se deben estabilizar antes de la producción del alimento.

29 Materias Primas y AditivosLos ácidos grasos 3 son esenciales pero se enrancian fácilmente (sufren peroxidación y producen peróxidos y aldehìdos tóxicos) a menos que sean protegidos por antioxidantes. Vitamina E es útil como antioxidante pero es necesario complementar con otros antioxidantes (ej.: etoxiquina).

30 ETAPAS DE LA RANCIDEZ OXIDATIVA

31 Materias Primas y AditivosContaminantes Químicos incluyen: Nitratos/Nitritos y Nitrosamina Metales pesados Pesticidas

32 Materias Primas y AditivosNitratos/Nitritos y Nitrosamina. Nitrosaminas están presentes en las harinas de pescado debido al uso de nitritos para preservar el pescado en el mar, aunque esta práctica ya no es común. Varias metilaminas presentes en el pescado reaccionan con los nitritos y forman niveles tóxicos de NDMA (n-nitrosodimetramina).

33 Materias Primas y AditivosNDMA a ppm causa desordenes hepáticos en animales de granja. Los gases calientes utilizados en los secadores de harina de pescado pueden también producir la formación de NDMA. Aunque su inclusión es poco probable, se deben tomar medidas de control.

34 Materias Primas y AditivosMetales pesados como arsénico y mercurio se han encontrado en muchos materiales naturales. el metilmercurio resulta de la incorporación por microorganismos de mercurio inorgánico el cual es absorbidos por algas o plancton, los cuales a su vez son consumidos por peces y asi sucesivamente pueden llegar a niveles tróficos más altos finalizando en la harina de pescado.

35 Materias Primas y AditivosEl arsénico presente como ácido arselínico se utiliza como estimulante en el crecimiento de pollos y otros animales de granja. A niveles prescritos no es tóxico. Poco se sabe de su toxicidad en alimentos para crustáceos o peces. Cadmio, plomo y vanadio también deben ser monitoreados.

36 Materias Primas y AditivosVarios pesticidas utilizados en cultivos a niveles apropiados raramente contaminan los granos o las semillas de oleaginosas usadas. Los PCBs (bifenoles policlorinados) utilizados antiguamente en cocedores, contaminaban la harina de pescado. Aunque su utilización ha sido eliminada ocasionalmente se encuentran en hígados y por tanto en harinas de hígado.

37 Materias Primas y AditivosNitrógeno Volátil Total (TVN) y Aminas Biogénicas: TVN es una medida para la frescura del pescado crudo utilizado en la producción de harinas. Cuando el pescado no se congela rápidamente la proteína se rompe en péptidos, aminoácidos libres, aminas y amoniaco.

38 Materias Primas y AditivosTVN es un término para denominar a los compuestos amoniacales de bajo peso molecular resultantes de la descomposición del pescado. Aminas Biogénicas son compuestos de degradación bacteriana sintetizados a partir de amino ácidos. Son indicadores de la frescura del pescado crudo y la calidad de la harina de pescado.

39 Materias Primas y AditivosAmino Acido Amina Biogénica (Poliamina) Lisina Cadaverina Histidina Histamina Arginina Putrescina/Agmatina Tirosina Tiramina Triptofano Triptamina Serina Etanolamina Metionina Espermidina/Espermina Fenilalanina Fenetilamina Treonina 2-hidroxipropilamina Ac. Aspártico Beta-alanina Ac. Glutámico Ac. Butírico aminogama Cisteína Beta-mercaptoetilamina Ornitina Putrescina/Espermidina (Feeding Times Vol.6 (1) 2001)

40 Aminas Biogénicas y TVN en Pescado Crudo (Pike 1993)Categoría Fresco Mod. fresco Descomp. Histamina (g/g) < Cadaverina (g/g) Putrescina (g/g) Tiramina (g/g) < TVN (mg/100g) < < <140 NH3-N (g/16gN)

41 Materias Primas y AditivosEs necesario probar mas de una amina biogénica porque algunas de ellas no están presentes en ciertas especies de peces. Las aminas no son las responsables de reducir el consumo del alimento, la supervivencia y crecimiento del camarón, estos efectos negativos deben ser causados por la presencia de otras sustancias generadas durante el deterioro del pescado (Tapia et al. 2000).

42 Materias Primas y AditivosOtra amina, la mollerosina, es el producto de la reacción de histamina y lisina producida durante el procesamiento de la harina de pescado. Se sabe que la mollerosina erosiona la molleja y causa la muerte de pollos (Puntuación “score” biotoxicológico). Se ha observado que la espermina tiene un efecto promotor del crecimiento para L. stylirostris (Smith et al. 2000).

43 Materias Primas y AditivosMetodología “score” biotoxicológico: pollos de 1 día de edad dieta experimental con 50% de harina de pescado a evaluar y 50% de dieta basal en base a maiz 15 pollos a los 4 dias alimentarlos por 7 dias con la dieta experimental que contiene la harina de pescado. en base a un patrón fotográfico se califican las mollejas en niveles de 0 (normal) a 3 (necrosis severa) se clasifican las harinas de pescado según el valor ponderado obtenido como: Normal: 0.1 a 0.5 Leve: 0.6 a Mediano: 1.1 a 1.5 Grave: 1.6 a 3.0

44 Materias Primas y AditivosFicotoxinas producidas por plantas, incluyen: Lectinas e Inhibidores de Tripsina Gosipol y aceites tóxicos de semilla de algodón Taninos Saponinas Fitatos Glucosinolatos y cianógenos Toxinas fúngicas

45 Materias Primas y AditivosLectinas algunas pueden ser benéficas y otras dañinas como las hemaglutininas del frijol de soya crudo y de la harina de soya que interfieren con la absorción de carbohidratos. Inhibidores de tripsina (IT) están presentes especialmente en frijol de soya crudo, la pasta y harina de soya sin cocer. Reduce la digestión protéica.

46 Materias Primas y AditivosAunque se sabe que los peces no aprovechan bien los productos de soya no procesados, Divakaran & Duerr (1994) reportaron que los IT presentes en la harina de soya no afectaron su utilización por el camarón. La actividad ureásica de la soya es utilizada como un criterio de control de calidad del proceso de calentamiento.

47 Materias Primas y AditivosDentro de los métodos para determinar si el tratamiento fue adecuado se encuentran: la reducción de la actividad de IT a menos de 5000 unidades de IT/g reducción de la actividad ureásica para dar un cambio de pH de menos de 0.2 unidades

48 Materias Primas y AditivosLa soya también contiene glicinina y conglicinina que tienen propiedades antigénicas. El tratamiento con calor y con etanol ayudan a evitar este problema. La extracción con etanol de frijol de soya resulta en la eliminación de oligosacáridos, saponinas e isoflavonas.

49 Materias Primas y AditivosLas harinas de semillas de algodón contienen cantidades variables de la sustancia tóxica gosipol y otros ácidos grasos tóxicos como cicloprenos, ácido malválico y ácido esterculico. La harina de semilla de algodón sin glande es una proteína vegetal más adecuada pero se requiere lisina adicional.

50 Materias Primas y AditivosMuchos granos, especialmente los granos de sorgo contienen cantidades variables de taninos. El contenido de taninos ha sido incrementado por los genetistas para aumentar la producción y disminuir el consumo por aves silvestres. Los taninos tiene un efecto inhibitorio sobre las amilasas y proteasas.

51 Materias Primas y AditivosLa harina de alfalfa tiene saponinas que actúan como detergentes en los intestinos y pueden causar hinchamiento u otros problemas. Fitatos: La mayoría del fósforo de los granos y de otros materiales vegetales están presentes en la porción externa de la cáscara como ácido fítico.

52 Materias Primas y AditivosEl ácido fítico no es digerible y además puede quelar iones divalentes haciendolos indisponibles para la absorción. El impacto nutricional más importante es sobre la disponibilidad del zinc. Es necesario asegurarse de la suplementación del zinc y otros cationes.

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54 Materias Primas y AditivosGlucosinolatos y cianógenos la principal fuente de estas toxinas es la semilla de colza. Glucosidos cuando son hidrolizados producen sustancias antitiroideas. Algunas harinas de colza también tienen hasta 3 % de ácido tánico.

55 Materias Primas y AditivosEl aceite de colza es una fuente de ácido erúcico que causa diminución de crecimiento y lesiones histopatológicas en salmones. Se ha desarrollado una cepa de colza baja en estas toxinas conocida como canola. Concentrado protéico de colza defitinizado puede reemplazar la harina de pescado en dietas de trucha.

56 Materias Primas y AditivosAflatoxinas y otras micotoxinas. Producidas por Aspergillus flavus y otros hongos en los granos afectan el crecimiento. Fumonisinas, micotoxinas producidas por los hongos Fusarium moniliform, F. proliferatum del maíz reducen el crecimiento y la resistencia a enfermedades bacterianas de bagres de canal.

57 Materias Primas y AditivosInvestigaciones han mostrado que estas fumonisinas son resistentes al calor y no son destruidas durante el proceso de extrusión. El maíz es muy suceptible a ese problema. Se debe comprar solamente maíz que haya sido cosechado sin congelar y descongelar en el campo y que han sido secados a bajos niveles de humedad.

58 FUMONISINAS

59 Materias Primas y AditivosDentro de las toxinas fúngicas tenemos: Micotoxina: Aflatoxinas B1, B2, G1, G2, M1 Enfermedad: Aflatoxicosis Agente: Aspergillus flavus, A. parasiticus, A. nomius Síndrome principal: Hepático Síntomas: anorexia, disnea, anémia, epistaxis, sangre en heces, convulsiones, ictericia.

60 Materias Primas y AditivosMicotoxina: Aflatoxinas Lesiones: ictericia, heces hemorrágicas equimóticas, gastroenteritis hemorrágica, hepatomegalia, fibrosis hepática, cirrosis y ascitis. Peces: son muy sensibles con niveles LD50 de 1-2 g/kg y niveles bajos de g/kg causando daño en el hígado y tumores (Hendricks & Bailey 1989).

61 Materias Primas y AditivosMicotoxina: Aflatoxinas Tilapias: O. niloticus de 1-2 g alimentados con 1.0+ ppm de aflatoxina B1 fueron afectados negativamente en su tasa de crecimiento (Chavez-Sanchez et al. 1994). Tilapias: O. niloticus de 3 g alimentados con 2.5+ ppm de aflatoxina B1 fueron afectados negativamente en su tasa de crecimiento (Tuan et al. 2002). (Conroy G Manual Aflatoxicosis de la Tilapia. American Soybean Association)

62 Materias Primas y AditivosMicotoxina: Aflatoxinas Camarones: P. monodon alimentados con 60+ ppb de aflatoxina B1 fueron afectados negativamente en su tasa de crecimiento (Bautista et al. 1994, Boonyaratpalin et al. 2001). Camarones: L. vannamei alimentados con 400+ ppb de aflatoxina B1 fueron afectados negativamente en su tasa de crecimiento y conversió alimenticia (Ostrowsky-Meissner et al Aquaculture 131: ). Nota: Maíz y sus subproductos son especialmente suceptibles a la contaminación con aflatoxinas.

63 AFLATOXINAS

64 Materias Primas y AditivosMicotoxina: Ocratoxina Enfermedad: Ocratoxicosis Agente: Aspergillus ochraceus, A. alutaceus, Penicillium viridicatum, P. verrucosum Síndrome principal: Hepático-renal Síntomas: pérdida de apetito y de peso, diarrea. Lesiones: enteritis, hígado pálido, edema e hiperemia de los nódulos linfáticos, degeneración del riñón, necrosis túbulos renales y mucosa gástrica.

65 OCRATOXINA

66 Materias Primas y AditivosMicotoxina: Toxina T-2 y Diacetoxiscirpenol Enfermedad: Tricotecenotoxicosis Agente: Fusarium tricinctum Síndrome principal: Gastroentérico Síntomas: rechazo de pienso, retraso en crecimiento, inmuno depresión, anémia. Lesiones: estomatitis, úlcera orales y necrosis dérmicas, hemorragias, discondroplasia.

67 T-2 TOXINA

68 Materias Primas y AditivosMicotoxina: Vomitoxina (Deoxinivalenol o DON) Enfermedad: Tricotecenotoxicosis Agente: Fusarium roseum, F. graminearum, F. culmorum, F. poae Síndrome principal: Gastroentérico Síntomas: vómito, rechazo del pienso. Lesiones: gastritis.

69 Materias Primas y AditivosMicotoxina: Vomitoxina (Deoxinivalenol o DON) Camarones: L. vannamei alimentados con 0.2+ ppm de vomitoxina fueron afectados negativamente en su tasa de crecimiento. (Trigo-Stocki et al J. World Aquaculture Society 31(2): ).

70 VOMITOXINA (DON)

71 Materias Primas y AditivosMicotoxina: Zearalenona Agente: Fusarium graminearum, F. culmorum, F. crookwellense

72 Materias Primas y AditivosMicotoxina: Citrinina Agente: Penicillum sp., Aspergillus sp.

73 Materias Primas y AditivosMicotoxina: Rubratoxina Enfermedad: Rubratoxicosis Agente: Penicillum rubrum Síndrome principal: Hemorrágico Síntomas: anorexia, deshidratación, depresión, diarrea, ictericia, pérdida de peso, inmuno depresión. Lesiones: hemorragia aguda, hepatitis necrotizante.

74 Materias Primas y AditivosMicotoxina: Penitrem y Verruculógeno Enfermedad: Tremorgenotoxicosis Agente: Penicillum palitans, Aspergillus fumigatus Síndrome principal: Nervioso Síntomas: temblores y convulsiones. Lesiones: no se aprecian lesiones.

75 MICOTOXINAS EN INSUMOS(Pittet A Natural occurrence of mycotoxins in foods and feeds - an updated review. Revue Med. Vet. 149: )

76 Niveles máximos para las FUMONISINAS en los ingredientes propuestos por USFDAOrganismo Nivel (ppm) caballos y conejos mascotas cerdos y BAGRES rumiantes reproductores 30 gallinas ponedoras rumiantes (+3meses) engorda 60 rumiantes producción leche 60 pollos de engorda Usados en menos del 50 % del total de la formulación (Feeding Times Vol.6 (1) 2001)

77 Concentraciones de micotoxinas en la dieta que disminuyen la ganancia de peso en pollos de engordaMicotoxina Nivel (ppm) Aflatoxinas Ocratoxina Rubratoxina Fumonisinas 50 Vomitoxina (DON) Toxina T Zearalenona Citrinina (Feeding Times Vol.4 (3) 1999)

78 Micotoxina Nivel Aflatoxina 15 ppb Ocratoxina 15 ppbGuia sobre niveles máximos de micotoxinas en alimentos balanceados para camarones Micotoxina Nivel Aflatoxina 15 ppb Ocratoxina 15 ppb Zearalenona ppb Toxina T ppb Vomitoxina (DON) 0.5 ppm Fumonisina 5 ppm

79 Materias Primas y AditivosDioxinas: el término abarca a un grupo de 75 policlorodibenzo-p-dioxinas (PCDD) y 135 policlorodibenzofuranos (PCDF): El componente más tóxico del grupo, es cancerígeno, es el 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxina (TCDD) Además, los policlorobifenilos (PCB) son un grupo de 209 moléculas de las cuales 12 presentan propiedades toxicológicas similares a las de las dioxinas, por lo que se conocen como “PCB similares a las dioxinas” (Feeding Times Vol.5 (1) 2000)

80 Analisis de DIOXINAS De los 210 compuestos de dioxinas identificados, 17 entrañan riesgos toxicológicos y se han realizado ensayos de biotoxicidad para cada uno de ellos, así como para los 12 congéneres del grupo de los “PCB similares a las dioxinas” La muestra se analiza para los 29 compuestos y estos valores se multiplican por sus respectivos factores de equivalencia tóxica. La suma de estos valores se reporta como concentración de equivalentes tóxicos de TCDD (WHO-EQT).

81 Materias Primas y AditivosGeometría del 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxina (TCDD) Compuestos muy estables que soportan temperaturas de hasta 800 °C antes de degradarse. Se forman a partir de la incineración de basuras y plásticos, blanqueo del papel, incendios forestales y erupciones volcánicas. Más del 90% de exposición a las dioxinas en humanos es a partir de los alimentos (carne de res, lácteos, pollos, cerdos, huevos y pescado) que se acumula en la grasa a través de la cadena trófica al no ser biodegradables.

82 Niveles máximos de DIOXINAS considerados por la Comisión Europea para la Salud y Protección del Consumidor en vigor desde Julio 2002 Nivel máximo (WHO-EQT) Materias primas de origen vegetal ng / kg Aceite de pescado ng / kg Harina de pescado ng / kg Alimento para peces ng / kg Pescado (capturado y cultivado) ng / kg Aceite de pescado consumo humano ng / kg (Feeding Times Vol.4 (3) 2001)

83 Materias Primas y AditivosPriones: se definen como partículas proteináceas infecciosas (no contienen material genético). Causantes de la encefalopatía espongiforme bovina (BSE) comunmente conocida como la “enfermedad de las vacas locas” Se adhieren a proteinas normales y las convierten en priones multiplicandose hasta alcanzar un nivel crítico desarrollandose la enfermedad Son muy estables y resistentes (ej.: enzimas digestivas, calor, formalina, radiación ultravioleta) (Feeding Times Vol.5 (1) 2000)

84 Materias Primas y AditivosPriones: Las encefalopatías espongiformes transmisibles (TSE) de priones humanos son las enfermedades degenerativas del sistema nervioso como la enfermedad Creutzfeldt-Jacob, o el insomnio familiar fatal. Debido a los recientes hechos ocurridos en Europa de BSE el uso de ingredientes de origen animal como la Hna. de carne, Hna. de huesos, etc. tienen un uso restringido. (Feeding Times Vol.5 (1) 2000)

85 Materias Primas y AditivosOGMs (maiz/algodón resistentes a insectos, ó soja tolerante a herbicidas): Todos los alimentos naturales ó preparados contienen ADN, y los animales y las personas siempre han consumido ADN. Las siguientes instituciones han manifestado que el consumo de ADN de todas las fuentes, incluidos los cultivos GM, es seguro: FAO/WHO 1991, USFDA 1992, USEPA 2000.

86 Materias Primas y AditivosOGMs (maiz/algodón resistentes a insectos, ó soja tolerante a herbicidas): El ADN y las proteínas en los alimentos, ya sean provenientes de cultivos GM ó no, son degradados por los procesos digestivos. Actualmente, no existe evidencia de una composición nutricional alterada, efectos negativos, ó la presencia de ADN ó proteinas de origen transgénico, en los alimentos derivados de animales que consumieron alimentos que contenian algún ingrediente originado de cultivos GM.

87 Materias Primas y AditivosDesde el punto de vista nutricional, los mejores ingredientes son los que tienen una composición bioquímica similar a la composición del cuerpo del animal en cultivo.

88 Materias Primas y AditivosPara determinar el valor nutritivo de un ingrediente es necesario determinar: calidad de la proteína calidad de las grasas y aceites estabilidad de las vitaminas solubilidad de minerales y biodisponibilidad tecnología del procesado

89 Materias Primas y AditivosLa calidad de la proteína se puede determinar por métodos químicos, matemáticos, biológicos o microbiológicos. Los métodos químicos (in vitro) incluyen digestibilidad con pepsina, digestibilidad protéica multienzimática.

90 Materias Primas y AditivosLos métodos matemáticos comparan los amino ácidos de la proteína a evaluar (PE) con los del huevo entero (PHE): Score químico = G amino ácido limitante en PE G amino ácido en PHE 100 - x 100

91 Materias Primas y AditivosMétodos matemáticos Indice de aminoácidos esenciales (IAE) = Arg (PE) Lis (PE) Val (PE) Arg (PHE) Lis (PHE) Val (PHE) Métodos microbiológicos utilizan microorganismos proteolíticos. El crecimiento del organismo es relacionado a la liberación de aminoácidos. + + x 100

92 Materias Primas y AditivosMétodos biológicos se basan en la alimentación del organismo y la evaluación de su rendimiento, incluyendo: Tasa de crecimiento = Peso final - Peso inicial Tiempo en días Tasa de conversión alimenticia = Alimento consumido (kg) Peso ganado (kg)

93 Materias Primas y AditivosMétodos biológicos se basan en la alimentación del organismo y la evaluación de su rendimiento, incluyendo: Tasa de crecimiento relativa = Peso final - Peso inicial x Peso inicial ó porcentaje de incremento en peso

94 Materias Primas y AditivosMétodos biológicos se basan en la alimentación del organismo y la evaluación de su rendimiento, incluyendo: Tasa de crecimiento instantánea (G) = (Ln Peso final - Ln Peso inicial) Tiempo en días Tasa de crecimiento específica = (Ln Peso final - Ln Peso inicial) x Tiempo en días

95 Materias Primas y AditivosCoeficiente de digestibilidad: utiliza marcadores inertes como óxido de cromo incluidos al 0.5 al 1% en el alimento: % Cr203 alimento % nutrientes en heces % Cr203 heces % nutrientes en alimento El dióxido de titanio al 0.5% ha sido reportado como un excelente marcador. x (Short F.J. et al Determination of titanium dioxide added as an inert marker in chicken digestibility studies. Animal Feed Science Technology 59: )

96 Materias Primas y AditivosPara poder aplicar los resultados de las medidas de digestibilidad in vivo, el tamaño de la partícula del ingrediente debe ser reportada y las medidas de digestibilidad deben ser determinadas usando un rango práctico de niveles de proteína y niveles de inclusión del ingrediente.

97 Materias Primas y AditivosComposición corporal: los nutrientes corporales son analizados al principio y al final del experimento para medir la disponibilidad de los nutrientes en el alimento: Retención Peso final nutriente - Peso inicial nutriente Peso nutriente consumido =

98 Materias Primas y AditivosValor biológico: mide el porcentaje de nitrogeno retenido por el animal: N consumido - (N fecal + N urinario + N branquial) N consumido X 100

99 Materias Primas y AditivosTasa de eficiencia protéica: es la ganancia en peso corporal por gramo de proteína o de nitrogeno consumido: Retención Peso ganado (g) Proteína consumida (g) =

100 Materias Primas y AditivosUtilización protéica neta: es la comparación del contenido de nitrógeno del cuerpo producida: Contenido N cuerpo Contenido N cuerpo con Prot. Evaluada con dieta libre de N - N consumido

101 Materias Primas y AditivosAunque la calidad de la proteina es muy importante otros componentes también lo son. Ejemplo: la harina de camarón aunque tiene un excelente perfil de AAE su uso esta limitado por su alto contenido de fibra (quitina) el cual disminuye la digestibilidad y la estabilidad en el agua de las dietas.

102 Materias Primas y AditivosCalidad de grasas y aceites puede ser determinada por: Acidos Grasos Libres: es una medida de la rancidez hidrolítica. Un contenido > 6 % de AGL indica que las grasas o aceites ya han sufrido descomposición bacteriana de los lípidos. Un buen aceite de pescado no debe contener mas de 3 % de ácidos grasos libres.

103 Materias Primas y AditivosPrueba de Acido Tiobarbitúrico: es también una medida de rancidez oxidativa. Los aceites de pescados frescos contienen 5-50 mg/kg TBA. Valor de Peróxido: también mide la rancidez oxidativa. Un aceite de pescado de buena calidad debe de tener valores menores de 10 meq/kg. Valor de Anisidina: determina rancidez oxidativa midiendo aldehidos.

104 Especificaciones para aceites de pescado utilizados en acuaculturaCategoría Nivel recomendado Acidos grasos libres <3 % Humedad <1 % Nitrogeno <1 % Peroxido < 10 meq/kg Totox* <20 Antioxidante ppm * Totox = 2 x PV (valor peróxido) + AV (valor anisidina)

105 Materias Primas y AditivosLa estabilidad de las vitaminas está sujeta a factores físicos como humedad, temperatura, luz, fricción, tiempo de procesamiento y almacenamiento y a factores químicos como reacciones redox, pH, minerales traza. Se deben usar formas de vitaminas estables.

106 Materias Primas y AditivosSolubilidad de minerales y biodisponibilidad. Aunque muchos de los minerales requeridos pueden ser obtenidos directamente del agua, muchos elementos esenciales no están en los niveles necesarios. Se debe considerar la solubilidad y disponibilidad de las sales minerales a utilizar.

107 Materias Primas y AditivosTecnología del Procesado. El procesamiento afecta la calidad de los ingredientes. Ejemplo: para producir una harina de pescado de alta calidad, el pescado crudo debe ser congelado y procesado inmediatamente después de la pesca, cocido y secado a baja temperatura.

108 Normas de Calidad en Harinas de PescadoSuper Prime FAQ Standard Prime Proteina cruda (%), Min Digestibilidad (Torry modificado) (%), Min. NG Sal y Arena (%), Max TVN (mg/100g), Max. NG Histamina (ppm), Max. NG Peróxido (meq/kg grasa), Max. NG Acidos Grasos Libres (% grasa), Max. NG FAQ = Fair Average Quality = Calidad Promedio Aceptable

109 Nuevos Métodos para Determinar la Calidad Nutricional de Harinas de PescadoAcido D-Aspártico (AD-A), como indicador de la temperatura utilizada durante el secado. Basada en el principio de racemización en el que la forma biológica L- del amino ácido es convertida a la forma D- durante la manufactura de la harina. HP secadas a baja temperatura = % AD-A. HP secadas a alta temperatura = % AD-A. (Luzzana U Recent advances in the development of innovative chemical methods for determining the nutritional value of fish meals and aqua feeds. Aquaculture Research 32: )

110 Nuevos Métodos para Determinar la Calidad Nutricional de Harinas de PescadoOxiesteroles, como indicadores de la oxidación de los lípidos. Son productos de oxidación del colesterol. Se han detectado dos en HP: 7ß-hidroxicolesterol y ketocolesterol Estos dos oxiesteroles incrementaron en un 350 % su concentración inicial después de 42 días. Sin embargo, su concentración empezó a disminuir con más tiempo. (Luzzana U Recent advances in the development of innovative chemical methods for determining the nutritional value of fish meals and aqua feeds. Aquaculture Research 32: )

111 Composicion de Algunas Harinas de PescadoTipo de Pescado Proteína cruda % Ceniza % Arenque, capelin, anguila Anchoa, macarela Menhaden Desperdicios procesados Hidrolizados

112 Materias Primas y AditivosEjemplo: el cocimiento deficiente de la pasta de soya resulta en una mayor actividad del inhibidor de tripsina y de ureasa y en un descenso consecuente del crecimiento. Un sobrecalentamiento resulta en una pérdida de la calidad proteica y un crecimiento pobre debido a la reacción de pardeamiento (reacciones Amadori y/o Maillard) que disminuyen la disponibilidad de la lisina. (Swick R.A Soybean meal quality: Characteristics of a major aquatic feed ingredient. Global Aquaculture Advocate 5 (2): 46-49)

113 Evaluación de Calidad de la Pasta de SoyaCalentamiento Deficiente Sobre Calentam. Método Pros Cons Inhibidor > < Medición No sensible al Trypsina (20 mg/g en soya cruda) directa sobre calentam. Actividad de > < Medición No sensible al Ureasa (pH) simple sobre calentam. Solubilidad > < Medición No sensible al en 0.2% KOH (%) simple calentamiento (por 20 min) deficiente Indice de > 45 ? Medición Valores para Dispersibilidad simple sobre calentam. de la Proteina (%) no establecidos (8500 rpm, 10 min) (Batal A.B. et al Protein dispersibility index as an indicator of adequately processed soybean meal. Poultry Science 79: )

114 Materias Primas y AditivosAunque los ingredientes de origen marino son de alto valor nutricional, son además costosos, su disponibilidad es limitada y son utilizados por otras industrias o para consumo humano. Investigaciones futuras deben enfatizar el desarrollo de estrategias de alimentación que reduzcan el costo del alimento y mejoren el manejo del alimento en la granja.

115 Materias Primas y AditivosSe deben buscar fuentes de proteína alternas menos costosas, evitando el desbalance de nutrientes mediante la mezcla con ingredientes complementarios, la suplementación con atractantes y/o con amino ácidos libres estables.

116 Materias Primas y AditivosSe debe maximizar la utilización del alimento natural disponible en el sistema de cultivo. Se deben desarrollar dietas suplementarias de bajo costo en vez de dietas completas para los sistemas semi-intensivos de bajas densidades. Se debe estudiar especies que ocupen un nivel trófico bajo en la cadena alimenticia.

117 Porcentaje Recomendado de Inclusión de IngredientesRango Media Max. Harina de sangre ( ) Harina de copra ( /3) Maiz grano ( ) Harina gluten maiz ( ) Harina de algodón ( )

118 Porcentaje Recomendado de Inclusión de IngredientesRango Media Max. Harina de plumas ( ) Harina de pescado (Gral.) SL Proteína pescado Con Harina krill ( ) SL Harina carne/hueso ( )

119 Porcentaje Recomendado de Inclusión de IngredientesRango Media Max. Harina de maní ( ) Salvado de arroz ( ) Harina camarón ( ) SL Harina soya ( ) Semilla soya ( )

120 Porcentaje Recomendado de Inclusión de IngredientesRango Media Max. Harina calamar ( ) SL Grano de trigo ( ) Salvado trigo ( ) Harina de gluten trigo Afrecho trigo ( )

121 Peligro: Eliminemos el Monóxido de dihidrógenoEste compuesto causa sudoración excesiva y vómito, se ha encontrado en tumores y células cancerosas. En estado gaseoso puede causar graves quemaduras. Si es inhalado accidentalmente puede causar la muerte. Además, causa la erosión en la tierra y es uno de los principales componentes de la lluvia ácida. De las 50 personas a las que el estudiante pidió que firmaran su petición en USA, 43 firmaron y 6 se mostraron indecisos. Sólo una persona reconoció al común y peligroso compuesto como agua.

122 Actividad del Agua

123 Ejemplos de Aw

124 ¿Qué es Aw? El concepto de Actividad del Agua (Aw) es usado para describir la disponibilidad del agua para participar en reacciones fisicas, químicas y bioquímicas. El agua (H2O) es una molecula polar formada por 1 átomo de oxígeno y 2 de hidrógeno unidos por enlaces covalentes: 105º Carga positiva + Carga negativa -

125 ¿Qué es Aw? El agua se une con otros grupos polares hidrofílicos (grupos hidroxilos de polisacáridos, grupos carbonilos y aminos de proteinas) en lugares específicos con enlaces de hidrógeno. Este agua enlazada se considera atrapada o inmovilizada. Asi se puede formar una capa monomolecular de agua inmovilizada.

126 ¿Qué es Aw? Sobre esta capa de agua se puede acumular más agua y esta agua se considera como agua libre. El agua inmovilizada no tiene las propiedades físicas ni químicas del agua pura, no puede actuar ni como solvente ni como reactivo. Al aumentar el agua libre incrementa la actividad del agua.

127 ¿Qué es Aw? Al aumentar la actividad del agua las tasas de reacciones químicas incrementan ya que el agua actua como medio para que los reactivos interaccionen. Si la actividad del agua sigue aumentando las tasas de reacciones químicas pueden disminuir debido a la dilución de los reactivos. [La solución a la polución es la dilución]

128 ¿Qué NO es Aw? La actividad del agua NO es lo mismo que el contenido de humedad. Podemos encontrar alimentos con valores iguales de humedad pero valores diferentes de actividad del agua.

129 Definición de Aw Aw = P producto / P agua puraLa actividad del agua es simplemente la relación de la presión de vapor de agua en un alimento respecto a la presión de vapor del agua pura a la misma temperatura. Actividad del agua = humedad relativa en equilibrio Se mide la humedad relativa del aire que rodea la muestra del producto en un espacio cerrado cuando los dos están en equilibrio. Cuando esto ocurre la Aw de la muestra y la humedad relativa del aire son iguales.

130 Importancia de Aw El crecimiento de microorganismos cesa a cierto nivel de Aw. % HRE 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Valores de Aw ESCALA de Aw Completamente seco Agua pura Hongos Xerofílicos Bacterias Halofílicas Mayoría de Hongos Levaduras Osmofílicas Mayoría de Levaduras Mayoría de Bacterias El crecimiento de los microorganismos se produce entre Aw = 0.6 y 1.0. El límite mínimo para crecimiento de microorganismos es de Aw = 0.6.

131 Valores de Aw de ProductosActividad del Agua (Aw) Carne y Pescado fresco .99 Pan, Leche Queso, Jamón dulce Salami, Margarina Arroz, Leche codensada .80 Mermeladas Frutos secos, Melaza Frutas secas, Miel, Caramelos .60 Tallarines, Fideos Polvo de huevo entero Galletas, Sopas deshidratadas .30 Café instantáneo, Leche en polvo .20

132 Potencial de Aw El crecimiento de las bacterias puede detenerse a una Aw = 0.9. El crecimiento de hongos y levaduras puede detenerse a una Aw = 0.75. Si colocamos una bacteria en una solución con baja Aw, la célula se deshidrata e inhibimos su crecimiento. De acuerdo a los principios de termodinámica la Aw y no el nivel de humedad es la causante de la deshidratación e inhibición del crecimiento microbiano.

133 Concepto de Deshidratación OsmóticaUn producto con una Aw específica entra en contacto con otro producto de MENOR Aw. Agua Aw externa Aw interna Soluto

134 Uso Práctico de Aw Podemos atrapar agua libre añadiendo solutos (cloruro de sodio) para crear un desbalance en la presión osmótica y sacar agua de las células deshidratándolas. Podemos disminuir la Aw usando humectantes como sales, azúcares y alcoholes polihídricos (ej.: glicol de propileno es muy común). A igual concentración molecular, la sal disminuye la Aw más que el azucar.

135 Materias Primas y AditivosMejorar o preservar la calidad del alimento: Aglutinantes Antioxidantes Antimicóticos Secuestrantes de micotoxinas Por necesidades fisiológicas/económicas: Atractantes/Estimulantes Pigmentos Hormonas Inmunoestimuladores Nucleótidos Probióticos Antibióticos

136 Materias Primas y AditivosAglutinantes se incorporan para mejorar la estabilidad en el agua, incrementar la firmeza del pellet, y reducir la cantidad de finos: Bentonitas de sodio y calcio Lignosulfonatos Alginatos Hemicelulosa Carboximetilcelulosa (CMC) Polimeros de urea formaldehidos Almidones gelatinizados de cereales y algas marinas Gluten de trigo

137 Materias Primas y AditivosAntioxidantes se incorporan ( ppm) para disminuir la tasa de oxidación de los ácidos grasos poliinsaturados atrapando radicales libres: Sintéticos de estructura no fenólica (uso en alimentos animales). Etoxiquina (ETOX, 6-etoxi-1,2-dihidro-2,2,4-trimetil quinolina) Sintéticos de estructura fenólica (aprobados en alimentos de consumo humano). Butilhidroxitolueno (BHT) Butilhidroxianisol (BHA) TBHQ (muchos paises no permiten su utilización)

138 ANTIOXIDANTES SINTETICOS

139 Materias Primas y AditivosAntioxidantes: Naturales (origen vegetal o microbiano): Tocoferoles (Vit. E). Acido ascórbico (Vit. C) (prooxidante en presencia de concentraciones altas de hierro). Flavonoides (ej.: naringina, hesperidina, diosmina, quercetina, rutina, morina, catequina, ya son obtenidos en forma industrial). Rosmarifenol (Producto obtenido del Romero, Rosmarinus officinalis, “extracto de rosmary” con carnasol, rosmanol, etc.). Boldina (esta sustancia es una aporfina extraída de las hojas y corteza del Boldo, árbol silvestre del sur de Chile y Argentina).

140 ANTIOXIDANTES NATURALES

141 Materias Primas y AditivosAntioxidantes, ventajas y desventajas de los naturales en comparación con los sintéticos: Ventajas Desventajas Facilmente aceptados por los consumidores al no considerarlos “químicos” No requieren test de seguridad si son componentes de alimentos Mayores posibilidades de ser considerados “GRAS” Generalmente mas caros si son puros Menos efectivos si no son puros Características y efectividad varian dependiendo del origen Pueden producir color y/o sabor a los productos

142 Materias Primas y AditivosAntimicóticos se incorporan ( ppm) para inhibir el crecimiento de hongos: Se basan en ácidos orgánicos (propiónico, benzóico, acético, tartárico y sórbico) y sus sales de calcio, potasio, sodio y amonio. Cada uno de estos ácidos orgánicos tienen ventajas y desventajas en terminos de su efectividad contra hongos, levaduras y bacterias, facilidad en el manejo y costo. Comercialmente se suelen usar en forma conjunta tratando de buscar el inhibidor más eficaz y económico.

143 Materias Primas y AditivosSecuestrantes de micotoxinas se incorporan para adsorber y retener las micotoxinas y ser expulsadas en las heces: Arcillas (aluminosilicatos de calcio y sodio hidratado). Glucomananos esterificados (levadura Saccharomyces cerevisiae).

144 Materias Primas y AditivosHormonas naturales y sintéticas (de crecimiento, tiroides, androgénicas, gonadotropina (GnH), prolactina, esteroides) han sido evaluadas en experimentos de crecimiento con peces; sin embargo, ninguna de estas hormonas ha sido aprobada por la Administración de Medicamentos y Alimentos de los Estados Unidos [U.S. Food and Drug Administration (FDA)] como promotores de crecimiento.

145 Materias Primas y AditivosInmunoestimuladores se incorporan para estimular, potenciar, modular el sistema inmune de los camarones: Beta-glucanos (cadena 1-3 mas efectiva que 1-6) Manano-oligosacáridos Peptidoglicanos Lipopolisacáridos Fucoidanos

146 Niveles de Inclusión (%)Inmunoestimuladores Extractos de bacterias Beta-glucanos Manano-oligosacáridos Plasma sanguíneo Subproductos de macroalgas Levaduras Ingrediente Niveles de Inclusión (%)

147 Materias Primas y AditivosNucleótidos: Son las unidades que conforman a los ácidos nucleicos ADN y ARN. Observaciones indirectas sobre su beneficio. Se necesita investigación.

148 Materias Primas y AditivosProbióticos (microbios incorporados directamente): Bacterias de tipo Bacilos “colonizan” el tracto digestivo con el propósito de excluir a los Vibrios patógenos.

149 Materias Primas y AditivosAntibióticos se incorporan con propósitos terapéuticos: Oxytetraciclina es el único antibiótico aprobado por el U.S. Food and Drug Administration (FDA) para su uso con camarones. El 25 de enero del 2002 la Unión Europea prohibió indefinidamente las importaciones de camarón de la China por haberse encontrado residuos de cloranfenicol en este producto.

150 Materias Primas y AditivosAntibióticos: El 29 de enero del 2002 el Subsecretario de Recursos Pesqueros de Ecuador mediante Acuerdo Ministerial prohibió la importación y uso de cloranfenicol en la acuacultura. En este mismo acuerdo se prohibe el uso de cualquier otro producto que esté explicitamente prohibido para su uso por la Unión Europea y/o Estados Unidos.

151 Materias Primas y AditivosAntibióticos Explicitamente Prohibidos: Cloranfenicol Nitrofuranos (ej.: furazolidona, furaltadona) Fluoroquinolonas (ej.: enrofloxacina, sarafloxacina) Nitroimidazoles Glicopéptidos (ej.: vancomicina) Clenbuterol

152 Materias Primas y AditivosAntibióticos: David Byrne, Comisionado Europeo para Alimentos y Salud Pública. Anunció en Marzo del 2002 que hay planes para terminar con el uso de todos los antibióticos como promotores de crecimiento en alimentos para animales en el 2006. (Agra Europe Antibiotics in feed to be phased out. March 28:6-7)