¿Qué sucede al procesar la proteína de soja?

La harina de soja es una de las fuentes de proteína más importantes que se utilizan en la dieta de los animales en todo el mundo. El equipo de AB Neo ha desbloqueado propiedades nutricionales y funcionales previamente ocultas de la harina de soja gracias a un proceso de fabricación único que ofrece un producto consistente, de alta calidad y rico en proteínas con cada lote producido.

Por: Mai Anh Ton Nu Ph.D.,

Nutricionista animal y jefa de I + D, AB Neo, Dinamarca

EFECTO DEL PROCESAMIENTO DE ALPHASOY ™ SOBRE LA CALIDAD DE PROTEÍNAS Y AMINOÁCIDOS

Factores mecánicos y químicos que afectan la calidad de las proteínas.

El contenido de proteínas de las dietas y su calidad son clave para garantizar altos niveles de rendimiento. La calidad de las proteínas se determina no solo por el análisis de la materia prima, sino también por la capacidad de utilización de cada animal. Ni el animal ni la materia prima permanecen consistentes, por lo que la calidad y cantidad de proteína en la dieta varía bastante.

La calidad de la proteína puede ser influenciada por varios factores, incluida la elección de la materia prima, el uso de aditivos como enzimas, probióticos, acidificantes y derivados de levadura, el estado de salud del animal y las técnicas de procesamiento utilizadas en la materia prima o el pienso terminado.

El conocimiento sobre los efectos del procesamiento de materias primas y piensos ha aumentado bastante tras décadas de investigación. El procesamiento puede reducir e inactivar los factores anti nutricionales, así como disminuir los niveles de microbiota, incluidos los patógenos. El procesamiento también puede cambiar los ingredientes del pienso o las dietas físicamente a través de la aglomeración o hidroxilación, lo que lleva a cambios estructurales.

Un beneficio del procesamiento es que puede mejorar la digestibilidad de ciertos nutrientes, incluidos el almidón y las proteínas. Sin embargo, las técnicas o condiciones de procesamiento específicas también pueden bajar la digestibilidad de la proteína, lo que afectará negativamente el rendimiento del animal. La calidad deteriorada de las proteínas no solo da como resultado una menor digestibilidad de proteínas y aminoácidos, con un efecto adverso asociado en las condiciones de salud intestinal, sino que también tiene un impacto en el medio ambiente a través del aumento de la excreción de nitrógeno.

La proteína puede procesarse en exceso de varias formas debido a condiciones de procesamiento desfavorables que se ven influenciadas por el tiempo, la temperatura, la humedad y la actividad del agua, la presión, el tamaño de las partículas y el pH (Hulshof, 2016). Todos estos factores de procesamiento deben ser controlados atentamente para garantizar una alta calidad de proteínas en los productos finales.

Durante el procesamiento, habrá cambios físicos o químicos en la proteína en los ingredientes del pienso o en las dietas. Sin embargo, cuando ocurre un procesamiento excesivo, esto puede resultar en importantes cambios estructurales y característicos de la proteína que influyen negativamente en su calidad. Los cambios físicos en una proteína pueden incluir el cambio de su estructura primaria a la estructura secundaria o incluso terciaria. Habiendo sido desnaturalizada por las condiciones de procesamiento, la proteína puede replegarse en una configuración diferente, afectando su digestibilidad. Los cambios químicos en las proteínas incluyen la formación de isopéptidos, interacciones de lípidos oxidados de proteínas, interacciones de proteínas y polifenol, reacciones de entrecruzamiento y la reacción de Maillard (Salazar-Villanea et al., 2017). La reacción de Maillard provoca una reducción en la disponibilidad de aminoácidos y proteínas.

Parámetros de calidad proteica

Una preocupación importante en el procesamiento de la harina de soja es si el procesamiento perjudicará la disponibilidad de aminoácidos, especialmente lisina. AB Neo utiliza el conocimiento y la experiencia de su equipo de producción para controlar el proceso de fabricación de los productos AlphaSoy ™, asegurándose de que los procesos utilizados mejoren la disponibilidad de proteína cruda y aminoácidos del ingrediente.

El calentamiento de la harina de soja es necesario para inactivar los inhibidores de tripsina, pero el sobrecalentamiento reducirá la digestibilidad y las concentraciones de lisina y otros aminoácidos (González-Vega et al., 2011; Stein, 2012). En particular, la lisina es muy susceptible a daños por tratamiento térmico. Hay dos parámetros principales para detectar el daño por calor de la proteína en el producto final.

Lisina disponible o reactiva

El grupo ε-amino presente en la lisina es especialmente reactivo si están presentes azúcares reductores. La reacción de la lisina con el azúcar durante la reacción de Maillard en las primeras etapas crea un compuesto complejo que hace que la lisina no esté disponible para los animales, aunque el valor analizado de la lisina no cambiará. La cantidad de lisina que todavía posee su grupo ε-amino reactivo después del procesamiento representa la cantidad de lisina intacta que permanece disponible para el animal, conocida como lisina reactiva o disponible.

La relación lisina: proteína cruda

La relación entre lisina y proteína cruda (Lys: PC) es una medida simple pero muy precisa del daño por calor. Cuando un ingrediente se daña por calor a un nivel extremo (etapa final de la reacción de Maillard), la concentración de lisina se reduce, pero la concentración de proteína cruda no (González-Vega et al., 2011). Para harina de soja, una ratio Lys: PC de 6 y más se acepta generalmente como un indicador de buena calidad de proteína.

El proceso de fabricación de AlphaSoy ™ no afecta el porcentaje de lisina disponible en la lisina total, así como la proporción de lisina a proteína cruda (Figura 1), lo que demuestra que el procesamiento aplicado no causa daño o pérdida de lisina. Además, el aumento medido en la digestibilidad de la lisina disponible indica un mayor beneficio neto del proceso AlphaSoy ™ para el animal.

Mejoras en la digestibilidad de proteínas y aminoácidos.

La forma más precisa de evaluar la calidad de la proteína de un ingrediente alimentario o dieta es a través de experimentos de digestibilidad in vivo. El efecto del proceso de fabricación de AlphaSoy ™ en la mejora de la digestibilidad de proteínas y aminoácidos en harina de soja se ha probado tanto en cerdos destetados como en pollos de engorde.

Cerdos destetados

El proceso de fabricación único AlphaSoy ™ aumenta significativamente la digestibilidad de la proteína cruda y todos los aminoácidos clave en un 3% (P <0.05, Figura 2) en lechones, como se demostró en un estudio de digestibilidad realizado en la Universidad de Alberta, Canadá en 2017 (Ton Nu et al., 2018).

El estudio evaluó la digestibilidad de proteínas y aminoácidos en harina de soja antes y después del procesamiento (AlphaSoy ™) utilizando cerdos destetados canalados por el ileal de 10 kg de peso corporal.

Aves de corral

Kim y col. (2018) investigaron el efecto del proceso de fabricación único AlphaSoy ™ sobre la digestibilidad de la proteína cruda y los aminoácidos en harina de soja antes y después del procesamiento en pollos de engorde.

El proceso de fabricación de los productos AlphaSoy ™ mejoró la digestibilidad de la proteína cruda y los aminoácidos en relación con la harina de soja. (Ver figura 3).

En promedio, el SID de la proteína cruda fue un 2% más alto en AlphaSoy ™ (después del procesamiento) en comparación con harina de soja (antes del procesamiento). Además, la digestibilidad ileal real de la mayoría de los aminoácidos indispensables y prescindibles fue mayor en AlphaSoy ™ en comparación con harina de soja.

El mecanismo detrás de los efectos del procesamiento que mejoran la digestibilidad de proteínas y aminoácidos para todas las especies.

Es probable que la estructura de la proteína de harina de soja cambie durante el procesamiento, lo que permite un mejor acceso a las enzimas digestivas endógenas, independientemente de la especie a la que se alimente.

Además, el proceso de fabricación del producto AlphaSoy reduce los factores anti nutricionales a niveles seguros, lo que reduce el estrés en el tracto digestivo y reduce las pérdidas de nitrógeno endógeno, que es particularmente importante para los animales jóvenes y en desarrollo. El valor nutricional mejorado de AlphaSoy ™ en relación con harina de soja permite que las fuentes de proteínas de origen vegetal y animal en la dieta sean sustituidas por AlphaSoy ™.

La mayor biodisponibilidad de los nutrientes y la calidad mejorada de los productos AlphaSoy ™ están específicamente diseñados para apoyar la salud intestinal y el desarrollo de los cerdos y aves de corral jóvenes, convirtiéndolo en un producto de primera elección para ser utilizado en estrategias de alimentación de reducción de antimicrobianos.

EFECTO DEL PROCESAMIENTO ALPHASOY ™ SOBRE LOS CARBOHIDRATOS Y EL VALOR ENERGÉTICO

Cambios positivos en el perfil de carbohidratos de harina de soja

Tradicionalmente, harina de soja se considera una fuente de proteínas. Como tal, se olvida el valor energético de harina de soja, que es casi tan alto como el maíz. Esta visión tradicional significa que solo se desbloquea la mitad del valor potencial de la harina de soja. En el caso de AlphaSoy ™, todos los nutrientes se consideran en la matriz de ingredientes y se maximiza todo el potencial del ingrediente crudo. Hay tres fuentes de energía en cualquier ingrediente alimentario y dieta; proteínas, grasas y carbohidratos. De estos tres, los carbohidratos son la fuente de energía más importante y dominante. Hay dos tipos de carbohidratos: carbohidratos digestibles y fermentables.

Carbohidratos digestibles

Los carbohidratos digestibles son muy fáciles de digerir y son ideales para sistemas digestivos inmaduros como los de animales jóvenes o lechones destetados. El almidón, los monosacáridos (Ej., Glucosa) y los disacáridos (Ej., Sacarosa y lactosa) se consideran carbohidratos digeribles (Boisen, 2005).

Carbohidratos fermentables

Por el contrario, los carbohidratos fermentables tienen una estructura muy compleja y no pueden ser digeridos por las enzimas digestivas. Para utilizar la energía de estos carbohidratos, el animal necesita la ayuda de los microorganismos en el intestino a través de un proceso de fermentación. Esta es una forma menos eficiente de obtener energía en comparación con el uso de carbohidratos digeribles. Como resultado, los carbohidratos digeribles tienen casi el doble del valor energético de los carbohidratos fermentables (11,7 frente a 7 kJ / g, respectivamente, Boisen, (2005)).

El proceso de fabricación de AlphaSoy ™ está diseñado para cambiar drásticamente la estructura fibrosa de harina de soja al aumentar el contenido de carbohidratos digeribles y reducir el contenido de carbohidratos fermentables de la harina de soja. Como resultado de las técnicas de procesamiento únicas utilizadas, AlphaSoy ™ tiene el valor energético relacionado con los carbohidratos más alto de todos los productos comparables (Figura 4). Por ejemplo, el valor energético aportado por los carbohidratos digeribles en AlphaSoy ™ es casi nueve veces mayor que en el concentrado de proteína de soja (CPS). El valor energético total proporcionado por la fracción de carbohidratos es casi el doble del valor del CPS (Figura 4).

Aumento de los valores de energía neta después del procesamiento.

El perfil de carbohidratos único de los productos AlphaSoy ™ contribuye a un valor energético neto único en comparación con otros productos de proteína de soja sin procesar. El valor energético de los productos AlphaSoy ™ es hasta un 16% más alto que el de productos comparables según la Tabla de alimentación danesa publicada (SEGES, 2017; Figura 5).

Este aumento de energía se ve independientemente de la especie animal. Un estudio conjunto en lechones destetados realizado por centros de investigación líderes en los Estados Unidos y Dinamarca también mostró que los productos AlphaSoy ™ tenían la mayor energía digestible y metabolizable de todos los productos de proteína de soja. El nivel de energía en los productos AlphaSoy ™ fue una mejora significativa en el nivel de energía en harina de soja convencional, debido al proceso de producción específico (Figura 6). Las mismas tendencias en el aumento de energía se demostraron en ambos conjuntos de datos.

El efecto del proceso de fabricación del producto AlphaSoy sobre la energía es universal, cruzando diferentes especies como lo demuestran Kim et al. (2018) quienes también recogieron un 15% más de energía metabolizable aparente (EMA) en pollos de engorde (Figura 7).

EL PROCESAMIENTO ES CLAVE PARA DESBLOQUEAR VALOR

La harina de soja puede variar enormemente en consistencia y calidad. En las dietas de animales jóvenes, la alimentación con harina de soja sin procesar puede reducir el rendimiento. Por lo tanto, el proceso de fabricación del producto AlphaSoy es vital para crear un ingrediente rico en proteínas, consistente y de alta calidad. El procesamiento mejora el ingrediente estructural, composicional y nutricionalmente al:

• Mejorando el valor de la matriz nutricional de harina de soja - adaptándolo a las necesidades del animal
• Liberar entre un 2 y un 3% más de proteínas y aminoácidos digestibles en lechones y pollos de engorde
• Incrementar el valor energético neto hasta en un 16% en lechones y pollos de engorde

Como resultado de este perfil único, AlphaSoy ™ ofrece un mejor rendimiento alimenticio en términos de aumento de peso corporal, consumo de pienso y tasa de conversión alimenticia que todos los productos de proteína de soja de la competencia. También ofrece el mismo rendimiento que las proteínas animales, pero a un precio mucho menor. Su valor nutricional combinado con sus propiedades funcionales hace que los productos AlphaSoy ™ sean vuestra primera opción al diseñar estrategias de alimentación de reducción de antimicrobianos.

Bibliografia:

Boisen, S. (2005). A New Concept for Practical Feed Evaluation Systems, Research Centre Foulum.

González-Vega, J.C., Kim, B.G., Htoo, J.K., Lemme, A., and Stein, H.H. (2011). Amino acid digestibility in heated soybean meal fed to growing pigs. J. Anim. Sci. 89, 3617–3625. doi:10.2527/jas.2010-3465.

Hulshof, T., Bikker, P., van der Poel, A.F.B. and Hendriks, W.H. (2016). Assessment of protein quality of soybean meal and 00-rapeseed meal toasted in the presence of lignosulfonate by amino acid digestibility in growing pigs and Maillard reaction products. Journal of Animal Science. 94(3). DOI: 10.2527/jas.2015-9700.

Kim, E., Rho, Y., Masey O’Neill, H., Schulze, H., and Kiarie, E. (2018). Standardized ileal digestibility of amino acids and apparent metabolizable energy in processed soybean meal (AlphaSoy™) fed to broiler chicks. Poster presented at Poultry Science Association 2018 Annual Meeting; 2018 July 23 – 26, San Antonio, Texas.

Navarro, D. (2014). Amino acid digestibility and concentration of energy in processed soybean and rapeseed products fed to pigs. Master Thesis, the University of Illinois at Urbana-Champaign.

Salazar-Villanea, S., Bruininx, E.M.A.M., Gruppen, H., Carré, P., Quinsac, A., and van der Poel, A.F.B. (2017). Effects of toasting time on digestive hydrolysis of soluble and insoluble 00-rapeseed meal proteins. Journal of the American Oil Chemists’ Society. 94(4). 619-630.

SEGES. (2017). FODERVÆRKTØJER [WWW Document]. SEGES Pig Prod. [On-line]. Available from: https://svineproduktion.dk/Viden/Paa-kontoret/Oekonomi_ledelse/Beregningsvaerktoejer/Fodervaerktoejer. Accedido 12.10.18.

Stein, H.H. (2012). Soybean meal fed to pigs, in The Nutritive Value of U.S. Soybean Meal. Atlanta, GA.

Ton Nu, M. A., Schulze, H., and Zijlstra, R.T. (2018). Processing of soybean meal enhanced the ileal digestibility of protein and amino acids in weanling pigs. Poster presented at 14th International Symposium on Digestive Physiology of Pigs; 2018 August 21 – 24, Brisbane, Australia.