1.6: VI. Lípidos, Estructura
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Este capítulo proporciona una introducción y discusión de los lípidos (grasas) que son importantes en la nutrición de los animales productores de alimentos. Después de los carbohidratos, los lípidos sirven como una fuente importante de energía en las dietas animales.
Colesterol Ácido linoleico
conjugado Ácido graso
esencial Ácido
graso
Glicerol
Lípido Ácido graso
monoinsaturado Ácido graso
omega-3 Ácido graso
omega-6
Ácido graso poliinsaturado Ácido graso
saturado
Triglicérido
Objetivos del Capítulo
- Presentar la estructura química de lípidos y ácidos grasos de importancia en la nutrición animal
Estructura lipídica
¿Qué son los lípidos?
Los lípidos (también conocidos como grasas) son componentes de plantas (por ejemplo, aceites vegetales) y tejidos animales (por ejemplo, carne, huevos, leche). Por naturaleza física, los lípidos son relativamente insolubles en agua y son solubles en disolventes orgánicos, como hexano, éter y cloroformo.
Químicamente, los lípidos son compuestos orgánicos y ésteres de ácidos grasos y glicerol (un compuesto de 3 C) o algún otro alcohol.
Clasificaciones de lípidos
-
- Lípido simple = Ésteres de ácidos grasos con alcohol, por ejemplo 1 glicerol + 3 ácidos grasos (comúnmente llamados triglicéridos o triacilglicerol)
- Compuesto
- Glicolípido
- Lipoproteínas
- Fosfolípidos
- Lípidos Derivados
Los lípidos simples como los triglicéridos son más comunes y son un componente importante en las raciones animales (por ejemplo, aceite vegetal y grasas animales como el sebo o la manteca de cerdo).
Los lípidos compuestos están compuestos por un lípido más una molécula no lipídica (por ejemplo, proteína). Las lipoproteínas (lípido + proteína) son ejemplos de lípidos compuestos y se utilizan para el transporte de lípidos (como un mensajero). Dentro del cuerpo animal, los lípidos compuestos son más importantes en fisiología y metabolismo (por ejemplo, transporte de lípidos, fosfolípidos como parte de las membranas celulares).
Como implica su nombre, los lípidos derivados se originan a partir de lípidos simples o compuestos a través de procesos hidrolíticos. Los ejemplos de lípidos derivados incluyen esteroles, ácidos grasos y vitaminas liposolubles.
¿Por qué agregar grasas a las dietas animales?
Nutricionalmente, las grasas son excelentes fuentes de energía y son esenciales para la supervivencia de los animales. Las grasas son la única fuente de ácidos grasos esenciales (aquellos que no pueden ser elaborados por el cuerpo) para los animales. Las grasas también pueden proporcionar vitaminas liposolubles. Sin embargo, este papel es muy mínimo en el ganado ya que los alimentos se complementan con vitaminas.
A medida que aumenta el contenido de grasa de la dieta, la densidad energética de la dieta aumenta.
Físicamente, la adición de grasas se asocia con la mejora de la calidad del alimento, la reducción de polvo en el alimento, la reducción de la separación de partículas del alimento durante el procesamiento, un aumento en la palatabilidad, un aumento en la lubricación digestiva (es decir, emulsificación y velocidad de paso) y un aumento en el alimento digestibilidad.
Ácidos Grasos: ¿Qué Son?
Los ácidos grasos son los principales actores en la nutrición lipídica. Esto se debe a su diversidad en estructura, composición y metabolizabilidad. La composición molecular de un ácido graso incluye un grupo carboxilo hidrófilo (-COOH) y un grupo metilo hidrófobo (-CH3) en terminales opuestos de una cadena principal hidrocarbonada (ver Figura 6.1).
En la mayoría de los casos, tres ácidos grasos están unidos a la molécula de glicerol y se denominan triacilglicerol. Los tres ácidos grasos en el triacilglicerol pueden diferir en la longitud de la cadena (es decir, carbonos totales en la molécula de ácido graso) así como en el número de dobles enlaces.
A continuación se muestra una representación esquemática de una estructura de triacilglicerol con tres ácidos grasos en una cadena principal de glicerol.
La composición y estructura de los ácidos grasos determinan la propiedad física y la calidad nutricional de las grasas. Por ejemplo, cuando hay un predominio de grasas saturadas en el triacilglicerol, la grasa tiende a solidificarse (por ejemplo, grasa alrededor de un trozo de carne), y cuando hay predominio de grasas insaturadas, la grasa tiende a licuarse (por ejemplo, aceite de ensalada).
Propiedades Físicas: Ácidos Grasos
- Un incremento en la saturación hace que las grasas sean más sólidas.
- Un aumento en la insaturación hace que las grasas sean más líquidas o disminuye su punto de fusión.
Los ácidos grasos se clasifican en tres familias en función de la presencia (o ausencia) de dobles enlaces en la cadena hidrocarbonada. Estos incluyen ácidos grasos saturados, ácidos grasos monoinsaturados y ácidos grasos poliinsaturados (PUFA).
Ácidos
- Saturado = sin dobles enlaces
- No saturado = presencia de dobles enlaces (podría ser uno o dos)
- Poliinsaturados = más de dos dobles enlaces
Los ácidos grasos saturados están “saturados” con hidrógeno o cadenas lineales sin dobles enlaces (por ejemplo, ácido palmítico, C 16:0). Cuando hay predominio de grasas saturadas en el resto glicerol, el triacilglicerol tiende a ser sólido. Esto se debe a que debido a su naturaleza de cadena recta, tienden a “empacar” muy firmemente en la membrana (por ejemplo, sebo o grasa de res; Figura 6.2).
Los ácidos grasos insaturados contienen uno o más dobles enlaces entre átomos de carbono adyacentes en la cadena hidrocarbonada.
Los ácidos grasos insaturados pueden ser mono (un doble enlace) o poliinsaturados (más de dos dobles enlaces). Cuando hay predominio de grasas insaturadas, el triglicérido tiende a ser líquido porque la insaturación da una “curva” en su estructura y no pueden empacar tan apretadamente como las grasas saturadas (por ejemplo, aceite vegetal).
Los ácidos grasos poliinsaturados se denominan comúnmente “PUFA” y contienen dos o más dobles enlaces. Debido a estos dobles enlaces adicionales, los PUFA tienden a ser más “redondos” en comparación con la estructura de cadena recta de una grasa saturada (p. ej., Figura 6.2 vs Figura 6.4). Estos dobles enlaces también cambian la naturaleza física de la grasa, haciéndola más líquida que la grasa saturada de cadena recta. Además del número de dobles enlaces, la posición de los dobles enlaces en la cadena carbono-carbono también es importante en la nutrición y en el metabolismo de los lípidos; esto se explica a continuación.
Los nutricionistas designan el término omega (ω) o “n” para denotar la posición de los dobles enlaces en la cadena de carbono en un PUFA. El carbono omega es el primer carbono con un doble enlace contando desde el extremo metilo (CH3) de la cadena carbonada. Las dos clasificaciones de PUFA son omega-6 (también llamado n-6, o ω-6) o omega-3 (n-3, o ω-3). Por ejemplo, el ácido graso omega-3 tendrá el primer doble enlace en el tercer carbono cuando se cuente desde el extremo metilo (CH3) (Figura 6.5a) y los ácidos grasos omega-6 tendrán el primer doble enlace en el sexto carbono cuando se cuente desde el extremo metilo (CH3) (figura 6.5b). Las ubicaciones de los dobles enlaces también se indican con la letra griega Δ, “delta”, en algunos libros de texto de química o bioquímica. El término delta denota la posición de los dobles enlaces desde el extremo carboxilo. Sin embargo, el término omega, o “n”, es el que comúnmente usan los nutricionistas.
Dos tipos de PUFA
- Ácidos grasos omega-6 (n-6 o ω-6)
- Ácido graso omega-3 (n-3 o ω-3)
Ácidos Grasos Esenciales
En animales no rumiantes, o monogástricos, como los cerdos, dos ácidos grasos (ácido α-linolénico, C 18:3 n-3) y ácido linoleico (C 18:2 n-6) tienen que ser suministrados en la dieta y se denominan ácidos grasos esenciales. Esta esencialidad se debe a la incapacidad de insertar dobles enlaces en el tercer y sexto carbono del extremo CH3 en localizaciones n-3 y n-6. Además de estos dos ácidos grasos esenciales, los carnívoros como los gatos necesitan ácido araquidónico (C 20:4 n-6) en sus dietas.
En nutrición, el término “esencial” significa que los animales no pueden sintetizarlo para satisfacer sus requerimientos. Los ácidos grasos esenciales incluyen los siguientes:
- Ácido linoleico (C 18:2 n-6)
- Ácido linolénico (C 18:3 n-3)
- Ácido araquidónico (C 20:4 n-6; en verdaderos carnívoros, e.g., gatos)
Nomenclatura de ácidos grasos
Los ácidos grasos se expresan comúnmente por sus nombres triviales (p. ej., ácido linoleico) o sus anotaciones taquigráficas asociadas (C 18:2 n-6). La nomenclatura taquigráfica de un ácido graso incluye el número de átomos de carbono y dobles enlaces. Por ejemplo, en el ácido linolénico, C 18:2 n-6 representa 18 átomos de carbono y dos dobles enlaces, de los cuales el primer doble enlace está en el sexto átomo de carbono del carbono metílico. Algunos de los ácidos grasos comunes en los alimentos de origen animal, como pollo o cerdo, y sus nombres triviales y notación taquigráfica se muestran en el Cuadro 6.1.
Ácidos grasos cis y trans
Los ácidos grasos insaturados pueden formar isómeros geométricos, ya sea cis o trans, dependiendo de la estereoconformación de grupos alrededor de un doble enlace. La mayoría de los ácidos grasos naturales de origen animal y vegetal son de tipo cis, mientras que los de origen bacteriano contienen tanto tipos cis como trans.
| Ácido palmítico | C 16:0 |
| Palmitoleico | C 16:1 |
| Ácido esteárico | C 18:0 |
| Ácido oleico | C 18:1 |
| Ácido linoleico | C 18:2 n-6 |
| Ácido linolénico | C 18:3 n-3 |
| Ácido araquidónico | C 20:4 n-6 |
| Ácido docosahexaenoico | C 22:6 n-3 |
Por ejemplo, el ácido linoleico conjugado (CLA) es un ácido graso trans presente en la leche de vaca u otro alimento para rumiantes como la carne de res y es producido por microbios del rumen durante el proceso de biohidrogenación. En el CLA, los dos dobles enlaces carecen de un grupo metileno que los separe, tienen un arreglo conjugado y se denominan grasas trans naturales. Las grasas trans como el CLA han recibido considerable atención debido a sus diversos efectos que promueven la salud (por ejemplo, anticáncer, mejorar la salud inmunológica, mejorar la masa corporal magra). Existen otras grasas trans que se producen durante el proceso de hidrogenación (la adición de hidrógeno) cuando el aceite vegetal líquido se convierte en grasas sólidas como la margarina. Estas son grasas trans sintéticas y tienen diferentes efectos en la salud cuando se comparan con las grasas trans “naturales” como el CLA.
∆-9 (contado desde el extremo carboxilo de la cadena hidrocarbonada se muestra como la posición del primer doble enlace en ácido linoleico (18:2 ∆-9,12) y linolénico (18:3 ∆-9,12,15).
Ácidos grasos cis versus trans
- La mayoría de las grasas naturales se presentan en forma cis.
- La excepción es una grasa trans llamada ácido linoleico conjugado (CLA; C 18:2 n-6), que es producida por microbios ruminales.
Colesterol
Los esteroles (lípidos con estructuras similares a anillos de fenantreno) son los esteroides más abundantes en la dieta humana. El colesterol es el esteroide más conocido (sustancia soluble en grasa que contiene un núcleo esteroide) y es el precursor de muchas otras sustancias como la vitamina D, los ácidos biliares, las hormonas sexuales y las hormonas corticosteroides.
Un componente importante de los tejidos animales, las yemas de huevo y las membranas celulares, la síntesis de colesterol es en parte por la ingesta dietética y en parte por biosíntesis de acetil CoA. El exceso de colesterol se almacena en las arterias y puede conducir a la formación de placa aterosclerótica y trastornos cardiovasculares. La excreción de colesterol es a través de la formación de ácido biliar. Las células vegetales no contienen colesterol sino que contienen otros esteroles llamados fitoesteroles.
Puntos Clave
- El constituyente lipídico de un pienso es aquella porción que es soluble en solventes orgánicos. Químicamente, se define como un éster de ácidos grasos y glicerol. La forma más común de lípidos en las plantas es el triglicérido, pero algunas partes de las plantas también contienen lípidos compuestos.
- Las grasas están compuestas por una cadena principal de glicerol con ácidos grasos unidos. A estos triglicéridos los llamamos, o más correctamente, “triacilglicerol”.
- Los triglicéridos sirven como reservas de energía para la planta (semillas) o animales (depósitos de grasa).
- A medida que el contenido de grasa del alimento sube también lo hace su valor energético.
- Las funciones de las grasas incluyen proporcionar energía, ser componentes en la membrana plasmática de todas las células, ser portadores de vitaminas liposolubles, y proporcionar aislamiento y lubricación.
- Los ácidos grasos pueden ser saturados, insaturados o poliinsaturados. Los ácidos palmítico y esteárico están saturados, el ácido oleico es insaturado y el ácido linoleico es poliinsaturado.
- Hay dos ácidos grasos esenciales. Estos son linoleico (C 18:2) y linolénico (C 18:3).
- Los requerimientos de ácido araquidónico pueden cumplirse con ácido linoleico (excepto en gatos). El ácido graso esencial puede ser omega-6 y omega-3 basado en la posición del primer doble enlace desde el extremo metilo (CH3).
- Los ácidos linoleicos conjugados (CLA) son un grupo de diversos isómeros de ácidos grasos sintetizados por las bacterias del rumen.
- El CLA tiene 18 átomos de carbono de largo con dos dobles enlaces separados por un solo carbono, de ahí el nombre “conjugado”. Más recientemente, el CLA se ha descubierto como un potente inhibidor de la deposición de grasa. También se reportan otros efectos como la prevención del cáncer y la promoción de la salud inmune.
- El colesterol es el esteroide más abundante presente en el tejido animal y sirve como precursor de la vitamina D, los ácidos biliares y las hormonas esteroides.
- La síntesis de colesterol en el organismo está regulada por la ingesta y por la excreción a través de la formación de ácidos biliares
- Los depósitos de colesterol en las arterias pueden provocar trastornos patológicos.
Preguntas de revisión
- ¿Cuáles son las funciones de los lípidos en las dietas animales?
- ¿Cuál es la diferencia entre los ácidos grasos saturados, insaturados y poliinsaturados?
- ¿Cuál es la diferencia entre los ácidos grasos omega-3 y omega-6? Dar un ejemplo de cada uno.
- C 20:5 n-3 es un ácido graso presente en el aceite de pescado. Escribe tres cosas sobre este ácido graso desde su notación científica.
- ¿Qué es un ácido graso conjugado? Dé un ejemplo.
- ¿Cuál es la diferencia entre los ácidos grasos cis y trans? Dar un ejemplo de cada uno.
- ¿Por qué es que podemos verter aderezo para ensaladas, mientras necesitamos un cuchillo para cortar la grasa alrededor de un bistec?
- ¿Cuáles son los ácidos grasos esenciales y por qué son esenciales?
- ¿Cuáles de los ácidos grasos se consideran esenciales para los gatos?