In vitro rumen biohydrogenation kinetics of mixed linoleic and alfa-linolenic acids

Abstract

ABSTRACT: 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 CLAto VA(ΔGrxn = -2.65 kJ/mol) was more spontaneousthan 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: los acidos 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-vaccenico (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 (ΔGrxn) 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 (ΔGrxn = -2,65 kJ/mol) fue mas espontanea que la conversión del ácido trans-11, cis-15 octadecadienoico (TA) para VA (ΔGrxn = -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.