ABSTRACT
Abstract Background: Multivariate factor analysis (MFA) could be used for analyzing the complex pattern of correlations among fatty acids (FAs) in the rumen. Objective: To investigate the potential use of MFA to extract information on unbranched FAs metabolism in bovine rumen fluid. Methods: A dataset containing 107 individual records of 26 unbranched FAs from two in vitro ruminal incubation studies was constructed. The MFA was performed using the SPSS (Statistical Package for the Social Sciences) software. Results: The MFA extracted four latent factors, accounting for 86.7% of the total variance. The first factor was positively associated with short (6:0), medium (8:0, 10:0, 12:0, 14:0, and 16:0), and long (17:0, 20:0, and 23:0) saturated FAs (SFAs), as well as with cis and trans monounsaturated FAs (MUFAs) from 14 to 16 carbon atoms (14:1- t5, 14:1-c9, 15:1-t10, 16:1-c9, and 16:1-t9). The second factor was positively correlated with 18:0 and the majority of cis and trans MUFAs of 18 carbon atoms (18:1-t9, 18:1-t11, 18:1-c6, 18:1-c9, and 18:1-c11). The third factor was positively related to 18:3-c9,c12,c15 and 18:2-t11,c15, and negatively to 18:2-c9,t11. The fourth factor was positively correlated with 18:1-t6 and 19:0; however, 19:0 was also negatively associated with the second factor. The 18:2-c9,c12 was negatively correlated with the second and third factors. Conclusion: Multivariate factor analysis (MFA) allowed the reduction of a large number of fatty acids in bovine ruminal fluid to a few latent factors with biological meaning.
Resumen Antecedentes: El análisis multivariado factorial (MFA) podría usarse para evaluar el complejo patrón de correlaciones entre ácidos grasos (FAs) en el rumen. Objetivo: Investigar el uso potencial del AMF para extraer información sobre el metabolismo de FAs no ramificados en fluido ruminal de bovinos. Métodos: Se construyó una base de datos conformada por 107 registros individuales de 26 FAs no ramificados, provenientes de dos estudios de incubación in vitro. El MFA se desarrolló usando el programa SPSS (Statistical Package for the Social Sciences). Resultados: El MFA extrajo cuatro factores latentes, cuantificando el 86.7% de la varianza total. El primer factor se correlacionó positivamente con FAs saturados (SFAs) de cadena corta (6:0), media (8:0, 10:0, 12:0, 14:0 y 16:0) y larga (17:0, 20:0 y 23:0) como también con FAs monoinsaturados (MUFAs) de 14 a 16 átomos de carbono (14:1-t5, 14:1-c9, 15:1-t10, 16:1-c9 y 16:1-t9). El segundo factor se correlacionó positivamente con 18:0 y con la mayoría de MUFAs cis y trans de 18 átomos de carbono (18:1- t9, 18:1-t11, 18:1-c6, 18:1-c9 y 18:1-c11). El tercer factor se correlacionó positivamente con 18:3-c9,c12,c15 y 18:2-t11,c15 y negativamente con 18:2-c9,t11. El cuarto factor se correlacionó positivamente con 18:1-t6 y 19:0; sin embargo, 19:0 también se correlacionó negativamente con el segundo factor. El 18:2-c9,c12 se correlacionó negativamente con los factores segundo y tercero. Conclusión: El análisis multivariado factorial (MFA) permitió reducir el gran número de ácidos grasos del fluido ruminal a unos pocos factores latentes con significado biológico.
Resumo Antecedentes: A análise multivariada fatorial (MFA) poderia ser aplicada na análise do padrão complexo de correlações entre ácidos graxos (FAs) no rúmen. Objetivo: Investigar o potencial de uso do MFA para extrair informação sobre o metabolismo de FAs não ramificados no fluido ruminal de bovinos. Métodos: Construiu-se um banco de dados formado por 107 registros individuais de 26 FAs não ramificados, oriundos de dois estudos de incubação in vitro. A MFA foi desenvolvida usando o programa SPSS (Statistical Package for the Social Sciences). Resultados: A MFA extraiu quatro fatores latentes, quantificando 86.7% da variância total. O primeiro fator correlacionou-se positivamente com FAs saturados (SFAs) de cadeia curta (6:0), meia (8:0, 10:0, 12:0, 14:0 e 16:0) e longa (17:0, 20:0 e 23:0) bem como com os FAs monoinsaturados (MUFAs) de 14 a 16 átomos de carbono (14:1-t5, 14:1-c9, 15:1-t10, 16:1-c9 y 16:1-t9). O segundo fator correlacionou-se positivamente com 18:0 e com a maioria de MUFAs cis y trans de 18 átomos de carbono (18:1-t9, 18:1-t11, 18:1- c6, 18:1-c9 e 18:1-c11). O terceiro fator correlacionou-se positivamente com 18:3-c9,c12,c15 e 18:2-t11,c15 e negativamente com 18:2-c9,t11. O quarto fator correlacionou-se positivamente com 18:1-t6 e 19:0; porém, 19:0 também se correlacionou negativamente com o segundo fator. O 18:2-c9,c12 se correlacionou negativamente com os fatores segundo e terceiro. Conclusão: A análise multivariada fatorial (MFA) permitiu reduzir um número grande de ácidos graxos no fluido ruminal a poucos fatores latentes com significado biológico.
ABSTRACT
Abstract Background: Dietary linoleic (LA) and alpha-linolenic (LN) acids are extensively isomerized and hydrogenated by rumen microbes, and this activity can further contribute to the fatty acid profile of ruminant- derived food products. Objective: To evaluate the effects of LA:LN ratio in lipid supplements on the rumen biohydrogenation kinetics of LA and LN, as well as on the trans-vaccenic acid (VA) production, using an in vitro system. Methods: Rumen fluid was collected from a fistulated steer, diluted with incubation buffer, and then incubated with 500 mg of kikuyu grass (Cenchrus clandestinus) supplemented with 16.3 mg of different LA:LN mixtures (100:0, 75:25, 50:50, 25:75 or 0:100). Incubations were performed in triplicate for a period of 0, 2, 4, 6, 8 or 16 hours. Differences between treatments were evaluated in a completely randomized design. Alternatively, computational chemistry was used to determine the changes in the Gibbs free energy (ΔGrxn) at 39 °C for the principal steps of LA and LN ruminal biohydrogenation. Results: Partial replacement of LA by LN decreased the VA concentration and its accumulation rate; it also increased the stearic acid concentration and the rates of transfer from LA to conjugated linoleic acid (CLA), and from CLA to VA. The conversion from CLA to VA (ΔGrxn = -2.65 kJ/mol) was more spontaneous than that from trans-11, cis-15 octadecadienoic acid (TA) to VA (ΔGrxn = -0.29 kJ/mol). Conclusion: The LA:LN ratio in lipids can modulate LA and LN biohydrogenation (BH) kinetics, as well as the VA production in the rumen.
Resumen Antecedentes: los ácidos linoleico (LA) y alfa-linolénico (LN) de la dieta son extensivamente isomerizados y biohidrogenados por los microorganismos ruminales, lo cual puede contribuir al perfil de ácidos grasos de los productos derivados de rumiantes. Objetivo: evaluar el efecto de la relación LA:LN en suplementos lipídicos sobre la cinética de biohidrogenación ruminal del LA y LN, como también sobre la producción del ácido trans-vaccénico (VA), usando un sistema in vitro. Métodos: se colectó fluido ruminal de un toro fistulado, el cual fue diluido con buffer de incubación y posteriormente incubado con 500 mg de pasto kikuyo (Cenchrus clandestinus) suplementado con 16,3 mg de diferentes mezclas de LA:LN (100:0, 75:25, 50:50, 25:75, o 0:100). Las incubaciones fueron desarrolladas en triplicado durante 0, 2, 4, 6, 8 o 16 horas. Diferencias entre tratamientos fueron evaluadas mediante un modelo completamente al azar. Alternativamente, se determinaron los cambios en energía libre de Gibbs ( Δ Grxn) a 39 °C para los pasos principales de la biohidrogenación del LA y LN, usando química computacional. Resultados: la sustitución parcial de LA por LN disminuyó la concentración de VA y su tasa de acumulación, como también incrementó la concentración de ácido esteárico y las tasas de transferencia de LA para ácido linoleico conjugado (CLA) y de CLA para VA. La conversión de CLA para VA ( Δ Grxn = -2,65 kJ/mol) fue más espontánea que la conversión del ácido trans-11, cis-15 octadecadienóico (TA) para VA ( Δ Grxn = -0,29 kJ/mol). Conclusiones: la relación LA:LN en lípidos puede modular la cinética de biohidrogenación (BH) del LA y LN y la producción de VA en el rumen.
Resumo Antecedêntes: o ácido linoleico (LA) e alfa-linolênico (LN) da dieta, são extensivamente isomerizados e biohidrogenados pelos microorganismos do rúmen, o que pode contribuir ao perfil de ácidos graxos dos produtos derivados de ruminantes. Objetivo: avaliar o efeito da relação LA:LN em suplementos lipídicos sobre a cinética de biohidrogenação ruminal do LA e LN como também sobre a produção do ácido trans- vaccênico (VA), utilizando um sistema in vitro. Métodos: coletou-se fluido ruminal de um novilho fistulado, o qual foi diluído com tampão de incubação e, em seguida, incubado com 500 mg de pasto kikuyu (Cenchrus clandestinus) suplementado com 16,3 mg de diferentes misturas LA:LN (100:0, 75:25 , 50:50, 25:75 ou 0:100). As incubações foram desenvolvidas em triplicata, durante 0, 2, 4, 6, 8 ou 16 horas. Diferenças entre tratamentos foram avaliadas utilizando-se um delineamento inteiramente casualizado. Alternativamente, foram determinadas as mudanças em energia livre de Gibbs ( Δ Grxn) a 39 °C para as principais etapas da biohidrogenação do LA e LN, utilizando-se química computacional. Resultados: a substituição parcial de LA por LN diminuiu a concentração de VA e sua taxa de acumulação, como também aumentou a concentração de ácido esteárico e as taxas de transferência do LA para o ácido linoleico conjugado (CLA) e do CLA para VA. A conversão do CLA para VA ( Δ Grxn = -2,65 kJ/ mol) foi mais espontânea que a conversão do ácido trans-11, cis-15 octadecadienóico (TA) para VA ( Δ Grxn = -0,29 kJ/mol). Conclusões: a relação LA:LN em lipídeos pode modular a cinética de biohidrogenação (BH) do LA e LN e a produção de VA no rúmen.