In vitro rumen biohydrogenation kinetics of mixed linoleic and alfa-linolenic acids / Cinética de biohidrogenación ruminal in vitro de los ácidos linoleico y alfa-linolénico mezclados / Cinética de biohidrogenação ruminal in vitro dos ácidos linoleico e alfa-linolênico misturados

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.

Pelleting and sodium monensin increase milk CLA concentration from dairy cows fed flaxseed / El peletizado y la monensina sódica incrementan la concentración de CLA en leche de vacas suplementadas con linaza / Peletização e monensina sódica aumentam a concentração de CLA no leite de vacas alimentadas com linhaça

Abstract Background: Demand for naturally enriched foods is increasing worldwide. Animal nutrition allows incorporating nutraceutical molecules into milk. These molecules are intended for improving human health. Objective: To evaluate the effects of pelleting and monensin addition to the diet on intake, digestibility of dry matter (DM) and nutrients, milk yield and composition, and fatty acids (FA) profile in cows kept on pasture and supplemented with concentrate containing ground flaxseed (GF). Methods: Four Holstein cows were assigned to the following treatments: 1) concentrate with GF; 2) GF + 32.93 mg/Kg monensin (GFM); 3) GF pelleted (GFP); 4) GF pelleted + 32.93 mg/Kg monensin (FMP). Results: Treatments did not show effects on digestibility of dry matter (DM) and nutrients or feed intake, with the exception of ether extract intake, which was reduced by 28% with pelleting. Addition of monensin increased the conjugated linoleic acid (CLA) concentration by 47%. Pelleting increased the concentrations of CLA (70%), polyunsaturated FA (PUFA; 25%), and monounsaturated FA (MUFA; 16%), and reduced the concentrations of steric acid (C18) in 19% and total saturated FA (SFA; 14%). Conclusion: Pelleting and monensin does not alter feed intake and digestibility of DM and nutrients. Pelleting of concentrate feed containing flaxseed improves milk FA quality.

Resumen Antecedentes: La demanda por alimentos naturalmente enriquecidos se ha venido incrementado en todo el mundo. A través de la nutrición animal es posible incorporar moléculas nutracéuticas en la leche. El uso de estas moléculas pretende mejorar la salud humana. Objetivo: Evaluar los efectos de la peletización y la monensina sobre la ingesta, digestibilidad de la materia seca (DM) y nutrientes, producción de leche, composición y perfil de ácidos grasos (FA) en leche de vacas en pastoreo que consumen alimento concentrado formulado con linaza molida (GF). Métodos: Cuatro vacas Holstein fueron distribuidas en los siguientes tratamientos: 1) ración conteniendo GF; 2) GF + 32,93 mg/Kg de monensina (GFM); 3) GF en pellets (GFP); 4) GF en pellets + 32,93 mg/Kg de monensina (FMP). Resultados: Los tratamientos no mostraron efectos en el consumo y digestibilidad de la DM y nutrientes, excepto por el consumo de extracto etéreo, con una reducción del 28% en las raciones peletizadas. La monensina incrementó la concentración de ácido linoleico conjugado (CLA) en 47%. La peletización aumentó el contenido de CLA (70%), FA poliinsaturados (PUFA; 25%) y FA monoinsaturados (16%); y redujo las concentraciones de C18 en 19%, y FA saturados total en 14%. Conclusión: El peletizado y la monensina no alteran la ingesta de alimento ni la digestibilidad de la DM y nutrientes. El proceso de peletizado aplicado a concentrados que contienen linaza mejora la calidad de los ácidos grasos de la leche.

Resumo Antecedentes: A procura por alimentos naturalmente enriquecidos tem aumentado por parte dos consumidores. Através da nutrição animal é possível incorporar ao leite moléculas nutracêuticas, essas moléculas são conhecidas por melhorarem a saúde humana. Objetivo: Avaliar os efeitos da peletização e monensina sobre o consumo, digestibilidade da matéria seca (DM) e nutrientes, produção de leite, composição e perfil de ácidos graxos (FA) no leite de vacas em pastejo e suplementadas com concentrado contendo linhaça moída (GF). Métodos: Quatro vacas Holandesas foram distribuídas nos tratamentos: 1) concentrado contendo GF; 2) GF + 32,93 mg/Kg de monensina (GFM); 3) GF peletizado (GFP); 4) GF peletizado + 32,93 mg/Kg de monensina (FMP). Resultados: Os tratamentos não apresentaram efeitos sobre consumo e digestibilidade da DM e dos nutrientes, exceto para o consumo de extrato etéreo, com redução de 28% com a peletização do concentrado. A adição de monensina aumentou a concentração de ácido linoleico conjugado (CLA) em 47%. A peletização aumentou os teores de CLA (70%), FA poli-insaturados (25%) e FA monoinsaturados (16%); e reduziu as concentrações de C18 em 19% e AG saturados totais em 14%. Conclusão: Peletização e monensina não alteram o consumo e digestibilidade da DM e dos nutrientes. O processo de peletização aplicado em concentrados contendo linhaça melhora a qualidade dos FA do leite.

Role of rumen ciliated protozoa in the synthesis of conjugated linoleic acid: A review / Papel de los protozoos ciliados ruminales en la síntesis de ácido linoleico conjugado: Revisión / Papel dos protozoários ciliados no rúmem para a síntese de ácido linoléico conjugado: Uma Revisão

Traditionally, ruminal ciliate protozoa have been studied with respect to the metabolism of dietary nutrients. Their role has focused on their predatory behavior, the paradigm of its retention in the rumen, and its apparent limited flow to the duodenum. On the other hand, Conjugated Linoleic Acid (CLA) and Vaccenic Acid (VA) are important because of their nutritional value. This review aims to characterize the biological alternatives used by rumen ciliate protozoa for the production of CLA, highlighting three aspects: 1) rumen protozoa are involved only in the initial stage of biohydrogenation to produce CLA isomers, 2) desaturation by protozoa has not been reported, while endogen synthesis by desaturation of VA in mammary glands and fatty tissues has been demonstrated as the main route of CLA in ruminants, 3) even though incorporation of VA and cis9, trans11-CLA in protozoa structure is related with CLA production, this is only important when protozoa flow from rumen to duodenum, producing 30 to 43% of CLA and a 40% of VA, respectively. It is concluded that rumen protozoa are fundamental in the lipid metabolism of ruminants.

Tradicionalmente, los protozoos ciliados ruminales han sido estudiados en relación con el metabolismo de nutrientes de la dieta suministrada al rumiante. Particularmente, su papel ha sido cuestionado debido a sus características predadoras, aunado al paradigma de la retención de los protozoos en el rumen y el aparente limitado flujo al duodeno por reciclaje de la proteína microbiana. De otro lado, los ácidos linoleico conjugado (CLA) y vacénico (VA) son dos productos de gran interés nutricional. Estas dos situaciones han generado interés en la investigación de esta representativa población de la microbiota ruminal. El objetivo de este trabajo fue caracterizar, a partir de la literatura científica, las alternativas biológicas utilizadas por los protozoos ciliados del rumen para la producción de CLA. Nosotros encontramos que: 1) los protozoos ruminales sólo participan en la parte inicial de la biohidrogenación, la “isomerización de ácidos grasos insaturados”, generando isómeros de CLA, 2) la desaturación en protozoos, no se demostró en estudios, y queda claro que la síntesis endógena por desaturación de VA, en glándula mamaria y tejidos grasos se establece como el mayor recurso de CLA en el rumiante, 3) aun cuando la incorporación de VA y cis9, trans11-CLA en la estructura de los protozoos está relacionada con la producción de CLA, esta sólo es importante hasta cuando se da el flujo de protozoos del rumen a duodeno donde son responsables del 30 al 43% del CLA y 40% del VA. Se concluye, que los protozoos ruminales son trascendentales en el metabolismo lipídico de rumiantes.

Tradicionalmente, os protozoários ciliados no rúmen têm sido estudados em relação ao metabolismo dos nutrientes na dieta fornecida ao ruminante. Em particular, o seu papel tem sido questionado devido às suas características predatórias, combinado com o paradigma da retenção de protozoários no rúmem e ao aparente fluxo limitado para o duodeno através da reciclagem da proteína microbiana. Por outro lado, o ácido linoléico conjugado (CLA) e o vacenico (VA) são dois produtos de grande interesse nutricional. Estas duas situações têm gerado interesse na investigação dessa representativa população da microbiota ruminal. O objetivo deste estudo foi caracterizar as alternativas biológicas utilizadas pelos protozoários ciliados do rúmem para a produção de CLA a partir da literatura científica. Nós encontramos que: 1) os protozoários ruminais só participam na parte inicial da biohidrogenação: a isomerização “de ácidos graxos insaturados”, gerando isômeros do CLA. 2) até hoje, não tem sido demonstrado a desaturação em protozoários e fica claro que a síntese endógena por desaturação do VA na glândula mamária e tecido adiposo se estabelece como a maior fonte de CLA no ruminante. 3) embora a incorporação de VA e cis9, trans11-CLA na estrutura do protozoário está relacionada com a produção de CLA, ésta só é importante ate quando há fluxo de protozoários do rúmem para o duodeno onde são responsáveis do 30 ate 43% do CLA e 40% do VA. A conclusão é que os protozoários ruminais são transcendentais no metabolismo lipídico dos ruminantes.

Utilização de lipídeos na dieta de pequenos ruminantes / Utilización de lípidos en la dieta de pequeños rumiantes / Lipid utilization on small ruminants? diet

A utilização de óleos na dieta de ruminantes tem sido uma prática bastante comum no cenário da pecuária nacional. Muitos estudos evidenciam os efeitos benéficos da adição deste ingrediente na ração como a diminuição do incremento calórico, o aumento da densidade energética da dieta, possibilitando a redução de altas quantidades de concentrados nas mesmas e redução da produção de metano. Outro aspecto relevante é a utilização de óleos com características específicas, como fontes ricas em ácidos graxos insaturados, buscando-se alterações na composição dos produtos, em particular do leite. A literatura indica diferentes respostas à suplementação lipídica entre as espécies. Normalmente em cabras, não há alteração no teor de proteína do leite e em muitos estudos, o teor de gordura tem aumentado com a inclusão de lipídeos na dieta, diferentemente do que acontece com o leite de vacas. No entanto, estudos com suplementação lipídica para cabras em lactação ainda são incipientes. Com isso, esta revisão pretende reunir informações existentes sobre a suplementação lipídica de pequenos ruminantes, abordando seus principais aspectos.

Lipid utilization has been a common practice among farmers nationwide. Many studies highlight benefits of the addition of this ingredient to feed such as reduction of energy increment and increase of energy density, allowing the decrease of high level of concentrates and methane production. Another relevant aspect is the modification of product composition through the utilization of oil in the diet. The literature shows different responses to lipid supplementation among the species. Normally, in goats, there is no change in the milk protein content, and in many studies the fat content has increased due to lipid addition to the diet, differently from what occurs in cows? milk. However, studies on lipid supplementation to lactating goats? diet are still incipient. Therefore, this review aims to gather existing information on lipid supplementation of small ruminants, approaching the main aspects.

La utilización de aceites en la dieta de rumiantes ha sido una práctica bastante común en el escenario de la pecuaria nacional. Muchos estudios evidencian los efectos benéficos de la adición de este ingrediente en el pienso como la disminución del incremento calórico, el aumento de la densidad energética de la dieta, posibilitando la reducción de altas cantidades de concentrados en las mismas y reducción de la producción de metano. Otro aspecto relevante es la utilización de aceites con características específicas, como fuentes ricas en ácidos grasos insaturados, buscándose alteraciones en la composición de los productos, en particular de la leche. La literatura indica diferentes respuestas al suplemento lípido entre las especies. Normalmente en cabras, no hay alteración en el tenor de proteína de la leche y en muchos estudios, el tenor de grasa ha aumentado con la inclusión de lípidos en la dieta, diferentemente de lo que sucede con la leche de vacas. Sin embargo, estudios con suplemento lípido para cabras en lactación aún son incipientes. Así, esta revisión pretende reunir informaciones existentes sobre el suplemento lípido de pequeños rumiantes, abordando sus principales aspectos.

Trans fatty acid-forming processes in foods: a review

There is a mounting concern about the intake of foods containing trans fatty acids (TFA) due to their deleterious effects on human health, mainly on the cardiovascular system. In this way, it is important to consider the processes that form TFA in foods, and the alternatives to minimize them. Among the processes that result in the formation of TFA, the hydrogenation of vegetable oils stands out for its impact on the diet of people living in industrialized countries. Other processes such as edible oil refining, meat irradiation, food frying, and biohydrogenation also contribute to increase the daily intake of TFA.

Existe uma crescente preocupação em relação a ingestão elevada de ácidos graxos trans (AGT), devido aos seus efeitos desfavoráveis à saúde, principalmente sobre o sistema cardiovascular. Assim, é importante considerar os processos queoriginam os AGT nos alimentos, e as alternativas para minimizar a sua formação. Entre os processos que resultam na produção de AGT, a hidrogenação de óleos vegetais tem recebido o maior destaque por seu impacto na dieta de pessoas que vivem em países industrializados. Outros processos, como o refino de óleos vegetais, a irradiação de carnes, o preparo de alimentos fritos e a bio-hidrogenação, também contribuem para aumentar a ingestão diária de AGT.

Efeitos nutricionais de dietas ricas em ácidos graxos poliinsaturados para os ruminantes e alguns benefícios para o homem / Nutritional and metabolic effects of rich diets in poliinsaturados fat acid for the ruminant and some benefits for the man

O objetivo desta revisão foi pesquisar a ação dos ácido graxos, linoléico, C18:2 ômega 6 e o ácido linolênico, C18:3 ômega 3, nos ruminantes e caracterizar a importância destes ácidos graxos presentes em produtos derivados dos ruminantes para o homem. O ácido linoléico, ácido octadecadienóico com duas insaturações, C18:2, possui várias formas de isômeros, no qual irão diferenciar conforme o posicionamento e a geometria das duplas insaturações, devido as modificações, este é chamado ácido linoléico conjugado (CLA). O isômero de CLA mais característico na gordura dos ruminantes, tanto no leite quanto na carne, é o C18:2 cis-9, trans-11, no qual esse conjugado específico, possui características anticarcinogênicas. Os ácidos graxos ao serem fornecidos para os ruminantes, sofrerão alterações devido ao ambiente ruminal, sobre estes irão atuar bactérias específicas com a capacidade de hidrolizar, isomerizar e biohidrogenar. Devido a cinética de biohidrogenação foi proposto que parte do CLA que aparecia na gordura dos ruminantes foi devido a síntese endógena, a qual acontece nos tecidos dos ruminantes devido a existência de uma enzima específica. Os fatores externos, principalmente as alterações na dieta, poderão acarretar em modificações na biohidrogenação ruminal, havendo, desta forma, diferenciações na composição da gordura. A partir dos ácidos linoléico e linolênico são possíveis serem sintetizados no homem os eicosanóides, o ácido araquidônio, C20:4, e os ácidos eicosapentaenóico (EPA C20:5) e o docosahexaenóico (DHA C22:6), os quais são precursores dos prostanóides; tromboxanos, prostaglandina e leucotrienos. Especificamente o ácido eicosapentaenóico produz benefícios para a saúde cardiovascular e através desta revisão elucida-se outros pontos positivos para a saúde humana advindo de produtos derivados dos ruminantes.