Valor proteico y calidad de la grasa de harinas de origen animal utilizadas en piensos destinados a la alimentación de perros. Efecto de la extrusión
- Autores: Estefanía Pérez Calvo
- Directores de la Tesis: Carlos Castrillo Gonzalez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Zaragoza ( España ) en 2011
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Antonio Guada Vallepuga (presid.), María Ángeles Latorre Górriz (secret.), Cecilia Villaverde (voc.), Miguel Jover Cerdá (voc.), Joaquín Balcells (voc.)
- Materias:
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- Resumen
Las harinas de origen animal, principal fuente de proteína de proteína de los alimentos completos destinados a los animales de compañía, presentan una gran variabilidad en su valor nutritivo debido a la propia heterogeneidad de la materia prima inicial y al proceso utilizado para su obtención. Desde la aparición de la EEB en Europa, se han establecido restricciones en el material original utilizado y condiciones más extremas de procesado de tratamiento para la producción de las harinas de origen animal, que pueden promover un descenso en el valor proteico y en la calidad de su grasa. Por otra parte, el proceso de extrusión, generalmente utilizado para la producción de alimentos secos para perros y gatos, promueve la gelatinización del almidón de los cereales incluidos en las fórmulas, la desnaturalización parcial de las proteínas y la inactivación de factores anti-nutricionales termolábiles, mejorando la digestibilidad de las proteínas, especialmente cuando son de origen vegetal. Sin embargo, la extrusión puede tener un efecto negativo sobre el valor biológico de las proteínas, así como sobre la calidad de la grasa.
El objetivo de los trabajos que se presentan en esta Memoria fue estudiar el efecto del proceso de obtención de las harinas de origen animal destinadas al consumo de animales de compañía, sobre su valor nutritivo, y la repercusión de la extrusión de los alimentos completos formulados con harinas animales como principal fuente de proteína. Para ello, en un primer experimento se caracterizaron harinas de origen animal actualmente disponibles en el mercado, en cuanto a la calidad de la proteína y de la grasa. En un segundo experimento se estudió el efecto del procesado en la planta transformadora sobre el valor nutritivo de las harinas de origen animal. Se diseñaron un tercer y cuarto experimento con el fin de estudiar el efecto de la extrusión y de la temperatura utilizada en el proceso sobre el valor proteico y la calidad de la grasa de alimentos completos para perros formulados con harinas de origen animal como principal fuente de proteína En el primer experimento se utilizaron 4 muestras de harina de ave (HA) de diferentes proveedores, y 13 muestras de harina de carne y hueso (HCH) procedentes de una misma planta transformadora pero correspondientes a diferentes partidas procesadas a lo largo de 8 semanas. Sobre ellas se determinó su composición química, su contenido en colágeno, su contenido en aminoácidos y disponibilidad de la lisina, la digestibilidad in vitro de la proteína y el perfil de ácidos grasos.
Las HCH presentaron un contenido medio en cenizas (26,6% MS) y colágeno (24,9% MS) mayores que las HA (16,5 y 14,4% MS, respectivamente) y menores contenidos en PB y EE (56,1 vs 64,9% MS y 14,8 vs 16,8% MS, respectivamente), aunque las HA mostraron una mayor variabilidad en todos los parámetros de composición química. La proteína de las HA presentó un contenido medio en AA esenciales un 8% superior al de las HCH, pero también más variable, especialmente en el caso de la lisina y de la metionina. Las mayores diferencias se observaron en los contenidos en metionina, treonina, isoleucina y fenilalanina, cuya concentración fue más de un 20% superior en las HA en relación a las HCH, mientras que el contenido en valina fue un 5% inferior en las primeras. La proteína de las HA presentó una menor proporción media de lisina reactiva en relación a la total (0,61 vs 0,83, respectivamente) que las HCH, aunque también mostraron una elevada variabilidad (CV= 27,1%). En cuanto a los AA no esenciales, la proteína de las HA presentó un contenido menor que las HCH, especialmente en glicina y alanina, mostrando también una mayor variabilidad en los contenidos de la mayoría de AA no esenciales. En las HA, el contenido en colágeno estuvo estrecha y positivamente correlacionado con los contenidos en prolina y glicina (r= 0,94 y 0,98, respectivamente) y estrecha y negativamente correlacionado con su contenido en lisina y en metionina (r> 0,98 en ambos casos). Los coeficientes de digestibilidad in vitro de la proteína de las HA tendieron a disminuir al aumentar el contenido en colágeno. En cuanto a la calidad de la grasa, todas las harinas presentaron mayor proporción de AG insaturados que de AG saturados, aunque la ratio AG insaturados/ saturados (I:S) fue mayor y más variable en el caso de las HA (1,39 ± 0,164) que las HCH (1,05 ± 0,014). Dentro de los AG saturados, el ácido palmítico fue el AG mayoritario, seguido del ácido esteárico, siendo sus proporciones mayores en las HCH (27,6 ± 0,26 y 16,9 ± 0,09% AG totales, respectivamente) que en las HA (26,1 ± 1,59 y 12,4 ± 1,37% AG totales, respectivamente). En cuanto a los AG insaturados, el ácido oleico fue el más abundante mostrando valores similares en las HCH (39,7 ± 0,04% AG totales) y en las HA (38,7 ± 0,98% AG totales), seguido de los AG linoleico y ¿-linolénico, que mostraron un mayor contenido pero más variable en las HA (9,5 ± 3,34 y 0,8 ± 0,27% AG totales, respectivamente) que en las HCH (3,73 ± 0,32 y 0,4 ± 0,023% AG totales, respectivamente). No se detectó presencia de AG trans en ninguna de las harinas estudiadas.
En el segundo experimento se tomaron 6 muestras de diferentes partidas/origen/composición antes del procesado (materia prima original) y 6 de la harina de carne resultante después del proceso de extracción de grasa de dos proveedores diferentes (VALGRASA S.L. y SORIANA DE GRASAS S.L.). Sobre ellas se determinó su composición química, su contenido en aminoácidos y disponibilidad de la lisina, el índice de dispersibilidad y la digestibilidad in vitro de la proteína y el perfil de ácidos grasos.
El procesado supuso una disminución significativa del contenido en extracto etéreo (P<0,001), siendo más pronunciado en las muestras tomadas en Soriana de Grasas (de 40,8 a 13,6% MS) que en las de Valgrasa (de 49,9 a 30,9% MS). Las muestras de Soriana de Grasas presentaron un contenido en cenizas superior (P<0,05) al de Valgrasa, tanto antes (21,8 vs 13,1% MS) como después del procesado (32,4 vs 21,9% MS), siendo también mayor la variabilidad (CV= 45,8 vs 23,4% antes y CV= 22,5 vs 14,8% después del procesado, respectivamente). El contenido en PB de las muestras tomadas antes de procesar fue similar entre las dos plantas (Valgrasa: 35,9% MS; Soriana de grasas: 36,6% MS), mientras que el contenido medio en PB de las harinas resultantes fue superior (53,1 vs 46,3% MS) y más variable (CV= 15,2 vs 4,3%) en Soriana de grasas, aunque las diferencias no fueron significativas (P>0,05). En cuanto al valor nutritivo de la proteína, el procesado de las muestras afectó de forma negativa a su contenido en AA totales (P<0,05) y esenciales (P<0,01), los cuales disminuyeron en un 4,4% y un 7,7%, respectivamente en Valgrasa, y en un 5,0% y un 8,7%, respectivamente en Soriana de grasas. Entre los aminoácidos esenciales, la lisina fue el AA que mayor disminución presentó en ambas plantas transformadoras (P<0,001), además de la metionina (P<0,05), la treonina, la leucina, la valina y la fenilalanina (P<0,01). La proporción de lisina reactiva respecto a la lisina total también se vio afectada por el procesado (P<0,001), siendo este efecto más acusado en las muestras de Valgrasa (interacción planta x procesado, P<0,01). El procesado no afectó a la proporción total de aminoácidos no esenciales en relación al contenido en proteína, pero los contenidos en cistina (P<0,001), serina y ácido aspártico (P<0,01) se vieron afectados negativamente, especialmente en las muestras procedentes de Valgrasa (interacción planta x procesado, P<0,001, solamente en el caso de la cistina, en el resto P>0,05). La digestibilidad in vitro de la proteína se vio afectada negativamente por el procesado aunque este efecto sólo fue significativo en las muestras de Valgrasa, en las que la digestibilidad disminuyó del 94,6 al 78,5% PB (interacción planta x procesado, P<0,01). Por otra parte, el procesado de las muestras produjo un descenso significativo en la ratio AG insaturados/ saturados de las muestras, tanto de Valgrasa (de 1,32 ± 0,024 a 1,14 ± 0,009) como de Soriana de Grasas (de 1,42 ± 0,033 a 1,15 ± 0,054). El aumento relativo en la proporción de AG saturados en ambas plantas se debió a un incremento tanto de la proporción del ácido esteárico como del ácido palmítico, aunque éste solo aumentó significativamente en Soriana de Grasas. En cuanto al descenso en la proporción de AG insaturados (P<0,05) fue debido al descenso en las proporciones de los AG linoleico, ¿-linolénico y de más de 20 átomos de carbono, descenso que fue más acusado en las muestras de Soriana de Grasas (interacción planta x procesado, P<0,01 solamente en el caso del ¿-linolénico, en el resto P>0,05), no viéndose afectada la proporción del ácido oleico. La proporción de los AG de cadena impar aumentó significativamente con el procesado (P<0,001), mientras que la de los AG trans mostró una respuesta inconsistente, ya que aumentó en las muestras de Valgrasa y disminuyó en las de Soriana de Grasas (planta x procesado, P<0,001), si bien su proporción fue mínima en todas las muestras analizadas (<0,13%).
En el tercer experimento se formuló un pienso completo para perros convencional, con harina de ave como principal fuente de proteína (68% de la PB total del pienso), y se tomaron muestras de la mezcla al inicio (a la salida de la mezcladora) y al final del proceso (a la salida de la extrusora). Sobre las muestras recogidas en cada uno de los puntos de muestreo se determinó su composición química y el grado de gelatinización del almidón. Para determinar el valor nutritivo de la proteína y los posibles cambios de éste debidos al proceso de extrusión, se determinó también en cada uno de los puntos del proceso, el perfil de aminoácidos y la disponibilidad de la lisina (lisina-FDNB), además de la digestibilidad in vitro de la proteína. Se llevaron a cabo también pruebas biológicas en ratas alimentadas con dietas sintéticas en las que la proteína fue aportada en su totalidad por las muestras recogidas al inicio y final del proceso de extrusión, para determinar la razón de eficiencia proteica (PER), la razón proteica neta (NPR), la digestibilidad aparente y verdadera (DPBa y DPBv, respectivamente) y el valor biológico aparente y verdadero (VBa y VBv, respectivamente) de la proteína bruta. Las pruebas biológicas comprendieron 3 días de adaptación a las jaulas y a las dietas experimentales y 2 pruebas de balances de nitrógeno consecutivas de 5 días cada una.
La extrusión del pienso tuvo escaso efecto sobre la composición química del mismo. Sin embargo, promovió un incremento del grado de gelatinización del almidón que paso del 8% al 70%. La composición en aminoácidos de la proteína del pienso no extrudido y extrudido mostró escasas diferencias, a excepción del contenido en prolina, cuya proporción se incrementó en casi un 20% tras la extrusión, y en cistina que descendió en más de un 30%. La proporción de lisina disponible respecto a la lisina total disminuyó sólo ligeramente tras la extrusión (de 0,77 a 0,72%). Por otra parte, el pienso extrudido presentó una digestibilidad in vitro (75,7% PB) ligeramente superior al pienso no extrudido (73,9% PB). Todos los parámetros estudiados mediantes las pruebas biológicas (PER, NPR, DPB, VB y UPN) mostraron valores que fueron significativamente superiores en la dieta experimental que incluyó caseína como fuente proteica que en las dietas que incluyeron el pienso no extrudido (PNE) y extrudido (PE) como única fuente de proteína. En cuanto al efecto de la extrusión sobre el valor nutritivo de la proteína del pienso, no se encontraron diferencias significativas en el crecimiento (PER y NPR), aunque la respuesta obtenida con la dieta PNE fue un 5,6 y un 6,9%, respectivamente, superior que la obtenida con la dieta PE. En la digestibilidad de la proteína del pienso extrudido tampoco se observaron diferencias entre estas dos dietas (0,80 y 0,81%, respectivamente), independientemente de la prueba de balance, aunque fue ligeramente inferior en el segundo de los balances. El valor biológico de la dieta formula con el PNE (0,73%) fue significativamente (P<0,05) mayor que el de la dieta formulada con el PE (0,66%). Las diferencias cualitativas entre dietas se manifestaron de forma similar en ambos balances (interacción balance x dieta, ns), aunque fueron cuantitativamente más acentuadas en la primera prueba de balance. Los valores de UPN obtenidos como el producto de la DPB y del VB, mostraron la misma tendencia que los valores biológicos, en cuanto al efecto de la extrusión (dietas PNE y PE, P= 0,06).
En el experimento 4 se formuló una dieta con harina de ave y cereales como ingredientes mayoritarios, en la que la harina de ave aportó la mayor parte de la proteína (80% del total de la PB del pienso). La mezcla completa se extrudió a 3 temperaturas diferentes (TB: 128 ºC; TM: 147 ºC y TA: 164 ºC), dentro del rango que normalmente se utiliza para extrudir este tipo de alimentos, y se tomaron muestras al final del proceso (a la salida de la extrusora). Además, para tratar de determinar por diferencia el efecto de la temperatura de extrusión sobre el valor nutritivo de la harina de ave, se extrudió a las mismas 3 temperaturas la mezcla de ingredientes sin incluir la harina de ave, y se tomaron igualmente muestras al final del proceso (a la salida de la extrusora). Sobre las muestras recogidas tras la extrusión, tanto de la mezcla completa como de la mezcla que no incluía la harina de ave, se determinó el grado de expansión de los gránulos, su densidad y el índice de absorción del agua, así como el grado de gelatinización del almidón. Una vez realizadas dichas determinaciones se puso de manifiesto que la extrusión afectó de forma diferente a la mezcla de cereales y a la mezcla completa, tanto en el grado de gelatinización del almidón (100 vs 84,3%) como en las propiedades físicas del material extrudido, desechando el diseño experimental previo de evaluar por diferencia el efecto de la temperatura de extrusión sobre el valor proteico y la calidad de la grasa de la harina de ave. De modo que los análisis de composición química, perfil de aminoácidos y disponibilidad de la lisina (lisina-FDNB), digestibilidad in vitro de la proteína y perfil de ácidos grasos para determinar el efecto de la temperatura de extrusión sobre el valor proteico y calidad de la grasa, se llevaron a cabo solamente sobre la mezcla completa sin extrudir, y extrudida a las tres temperaturas. Además, para determinar la digestibilidad aparente y verdadera (DPBa y DPBv, respectivamente) y el valor biológico aparente y verdadero (VBa y VBv, respectivamente) de la proteína bruta de la mezcla completa extrudida a las tres temperaturas, se llevaron a cabo pruebas biológicas en ratas alimentadas con dietas sintéticas en las que dichas mezclas constituyeron la única fuente de proteína.
La temperatura de extrusión del pienso tuvo escaso efecto sobre la composición química del mismo. Sin embargo, se observó un incremento en el grado de gelatinización del almidón tras la extrusión a la temperatura más baja (4,8 vs 78,0%), alcanzándose mayores grados de gelatinización en las muestras extrudidas a las temperaturas más elevadas (TM y TA; 89,0 y 86,0%, respectivamente). En cuanto al valor nutritivo de la proteína no se observaron diferencias en el contenido de AA totales, esenciales y no esenciales tras la extrusión, así como tampoco al aumentar la temperatura de extrusión. No obstante, la extrusión produjo un descenso medio en el contenido en lisina (6,6%), glicina (12,0%) e hidroxiprolina (18,5%) y un incremento en los contenidos en metionina (11,5%), leucina (6,0%), valina (8,5%) e histidina (26,8%), efecto que se vio acentuado por el incremento de la temperatura de extrusión en el caso de la lisina y la histidina. La proporción de lisina reactiva-FDNB en relación a la lisina total solamente se vio ligeramente afectada cuando se aplicó la temperatura más alta de extrusión disminuyendo de un 82% en la mezcla no extrudida a un 77% en la mezcla extrudida. Tanto la extrusión como la temperatura utilizada tuvieron escaso efecto sobre la digestibilidad in vitro de la proteína aunque las muestras extrudidas presentaron una digestibilidad in vitro ligeramente superior (74,3% en la mezcla completa no extrudida vs 77,8; 76,7; 77,2% PB, en el pienso completo extrudido a baja, media y alta temperatura, respectivamente). Las pruebas bilógicas realizadas en ratas tampoco mostraron diferencias en la digestibilidad y el valor biológico de la proteína de las dietas experimentales, y tampoco en la UPN, al aumentar la temperatura de extrusión. En cuanto al perfil de AG de la grasa, aunque la extrusión produjo un aumento medio de casi el 10% en la ratio AG insaturados/ saturados, la temperatura de extrusión tuvo escaso efecto sobre la proporción relativa de AG.
