Introducción
Análisis por detergentes: El forraje está compuesto por células vegetales cuya pared está conformada por polisacáridos (celulosa y hemicelulosa) y biopolímeros (lignina). La fibra detergente está constituida por estos tres compuestos y por contenidos celulares principalmente digeribles (compuestos por almidón y azúcares).
Este sistema fue desarrollado en los años 70 por el Ph.D. Peter Van Soest; demostró ser más preciso que la determinación de la fibra cruda del método de Weende. Mediante este esquema de trabajo se obtienen dos fracciones cuando se somete un forraje a este procedimiento: Fibra Neutro-Detergente (FDN) y Fibra Ácido-Detergente (FAD).
Fibra Neutro-Detergente (FDN)
Definición: La FDN es la porción de la muestra que es insoluble en una solución de detergente neutro. Se obtiene por un tratamiento con solución neutro-detergente.
Importancia:
- Valoración del forraje: La FDN es un buen indicador del volumen y, en consecuencia, de la ingesta de forraje.
- Estimación de la fibra efectiva: Se utiliza para estimar la fibra efectiva, que es la porción de la fibra que puede ser masticada y fermentada por los microorganismos ruminales.
Fundamento
La pared celular de las células vegetales puede romperse usando detergentes; en este caso se emplea una solución de pH neutro (por ejemplo, lauril sulfato de sodio). Este método no es aplicable a alimentos con alto contenido de proteínas o con bajo contenido en fibra, ya que el detergente disuelve componentes celulares solubles dejando un residuo rico en celulosa, hemicelulosa y lignina.
Procedimiento (FDN)
- Preparación de la muestra: La muestra se pesa.
- Digestión con detergente neutro: La muestra se coloca en un vaso de precipitados y se somete a ebullición con una solución de detergente neutro durante un tiempo determinado (aprox. 1 hora). Este detergente disuelve componentes solubles como proteínas, grasas y algunos carbohidratos simples, dejando un residuo que contiene principalmente celulosa, hemicelulosa y lignina.
- Filtración y lavado: El residuo se filtra a través de un crisol con lana de vidrio y se lava repetidamente con agua caliente para eliminar cualquier residuo de detergente y otros compuestos solubles.
- Secado y pesaje: El crisol con el residuo se seca en una estufa a alta temperatura y se pesa (FDN + cenizas).
- Incineración y pesaje: Se incinera el crisol para obtener la pérdida por combustión del material orgánico; tras la incineración se pesa el residuo inorgánico (cenizas).
- Cálculos: Se calculan las fracciones correspondientes. Por ejemplo: Peso del crisol (FDN + cenizas) – Peso del crisol (solo cenizas) = peso de FDN orgánica.
Fibra Ácido-Detergente (FAD)
Definición: La FAD es la porción de la muestra que es insoluble en una solución de detergente ácido.
Importancia
- Digestibilidad: La FAD es un indicador de la digestibilidad de un alimento; cuanto menor sea el contenido de FAD, más digerible será el alimento.
- Calidad del alimento: Ayuda a evaluar la calidad nutricional de los alimentos para animales, especialmente para rumiantes.
Notas: En muestras parcialmente secas se puede distinguir la fracción soluble ácido-detergente (SAD, sustancias solubles) y la fracción insoluble (FAD). Las sustancias solubles pueden incluir hemicelulosa que se disuelve en la solución ácido-detergente.
Fundamento
El método se basa en la resistencia de la celulosa y la lignina a la degradación por un detergente ácido. Este detergente, que contiene ácido sulfúrico, disuelve la mayor parte de los componentes solubles de la muestra (proteínas, grasas, carbohidratos solubles), dejando un residuo que contiene principalmente celulosa y lignina.
Procedimiento (FAD)
- Preparación de la muestra: La muestra se pesa y se coloca en un vaso apropiado.
- Digestión con ácido: La muestra se somete a una digestión con una solución ácido-detergente. Este proceso disuelve los componentes solubles de la muestra, dejando un residuo que contiene principalmente celulosa y lignina.
- Pesaje del crisol: Se pesa un crisol donde se filtrará y lavará la muestra.
- Filtración y lavado: El residuo se filtra y se lava con agua caliente para eliminar cualquier resto de ácido-detergente.
- Secado y pesaje: El residuo se seca en un horno y se pesa.
- Cálculos: La cantidad de FAD se calcula como el porcentaje del peso inicial de la muestra. Ejemplo: Peso de crisol (con FAD) – Peso de crisol (solo) = peso de FAD.
Comparación: Método de Weende vs. Sistema de Van Soest
- Fraccionamiento: Weende = General; Van Soest = Más específico (FDN, FAD).
- Relevancia para rumiantes: Weende = Menor; Van Soest = Mayor.
- Reproducibilidad: Weende = Menor; Van Soest = Mayor.
- Consideración de lignina: Weende = Limitada; Van Soest = Mayor.
- Relación con digestibilidad: Weende = Menor; Van Soest = Mayor.
Hemicelulosa
La hemicelulosa se calcula a partir de los resultados obtenidos en la FDN y la FAD. Fórmula: %Hemicelulosa = %FDN – %FAD.
Lignina
La determinación de la lignina es importante por varias razones:
- Digestibilidad: La lignina reduce la digestibilidad de los alimentos para animales, ya que es difícil de degradar por enzimas microbianas.
- Calidad de los alimentos: En la industria de la alimentación animal, la lignina se utiliza para evaluar la calidad de los forrajes y otros alimentos.
- Industria papelera: En producción de pulpa, la lignina debe eliminarse para obtener celulosa de alta calidad.
- Producción de biocombustibles: La lignina es un potencial precursor para la producción de biocombustibles y productos químicos.
Cómo se lleva a cabo la determinación de lignina
- Preparación de la muestra: Se realiza a partir del residuo obtenido en la determinación de FAD y se pesa.
- Oxidación con permanganato: La muestra se trata con una solución de permanganato de potasio durante aproximadamente 1 hora. El permanganato oxida la lignina y otros compuestos orgánicos presentes en la muestra.
- Filtración: El exceso de permanganato de potasio se filtra en un crisol y luego, con una solución desmineralizadora (por ejemplo, oxalato de sodio), se eliminan los posibles residuos.
- Secado y cálculo: El crisol se seca y luego se pesa. Se realizan los cálculos correspondientes: Peso (FAD con lignina, celulosa y sílice) – Peso (sílice + celulosa) = peso de lignina oxidada consumida/expuesta según el método empleado.
Fundamento
El método del permanganato de potasio es una técnica analítica utilizada para determinar el contenido de lignina en muestras vegetales. Se basa en la capacidad oxidante del permanganato de potasio, que oxida selectivamente componentes de la lignina transformándolos en compuestos solubles. La cantidad de permanganato consumida en la reacción es proporcional al contenido de lignina en la muestra.
Determinación de celulosa y sílice
Tras el tratamiento con permanganato y la separación de lignina, los pasos siguientes permiten separar y cuantificar celulosa y sílice:
- Material residual (celulosa + sílice) se incinera para eliminar materia orgánica restante, dejando sílice como residuo inorgánico.
- Pesaje: Crisol (sílice + celulosa) – crisol (sílice) = peso de celulosa.
Importancia de estas determinaciones
- Formulación de dietas: Conocer el contenido de celulosa y sílice permite formular dietas con el balance adecuado de fibra y minerales.
- Evaluación de la calidad: La determinación de estos componentes es crucial para evaluar la calidad nutricional de los forrajes y otros alimentos.
- Prevención de problemas de salud: Permite identificar alimentos con alto contenido de sílice y tomar medidas para minimizar sus efectos negativos.
Notas finales
Los procedimientos descritos requieren control riguroso de condiciones experimentales (tiempos, temperaturas, concentraciones de reactivos) y un manejo adecuado de los residuos químicos. La correcta interpretación de %FDN, %FAD, hemicelulosa, lignina, celulosa y sílice aporta información esencial para la evaluación de forrajes y la formulación de dietas para animales, especialmente rumiantes.