Co dzieje się podczas przetwarzania białka sojowego?

Mączka sojowa (SBM) jest jednym z najważniejszych źródeł białka stosowanych w diecie zwierząt na całym świecie. Zespół AB Neo odkrył wcześniej ukryte właściwości odżywcze i funkcjonalne SBM dzięki unikalnemu procesowi produkcji, który zapewnia spójny, wysokiej jakości, bogaty w białko produkt z każdą wyprodukowaną partią.

Przez: Mai Anh Ton Nu Ph.D.,

Specjalista ds. żywienia zwierząt i kierownik ds. badań i rozwoju, AB Neo, Dania

WPŁYW PRZETWARZANIA ALFASOY™ NA JAKOŚĆ BIAŁKA I AMINOKWASÓW

Czynniki mechaniczne i chemiczne wpływające na jakość białka

Zawartość białka w diecie i jej jakość są kluczem do zapewnienia wysokiego poziomu wydajności. Jakość białka zależy nie tylko od analizy surowca, ale także od zdolności użytkowej poszczególnych zwierząt. Ani zwierzę, ani surowiec nie pozostają spójne, więc jakość i ilość białka w diecie są bardzo zróżnicowane.

Na jakość białka może mieć wpływ kilka czynników, w tym wybór surowca, stosowanie dodatków, takich jak enzymy, probiotyki, zakwaszacze i pochodne drożdży, stan zdrowia zwierzęcia oraz techniki przetwarzania stosowane na surowcu lub gotowej paszy.

Wiedza na temat skutków przetwarzania surowców i pasz znacznie wzrosła po dziesięcioleciach badań. Przetwarzanie może zmniejszać i inaktywować czynniki antyżywieniowe, a także obniżać poziom mikrobioty, w tym patogenów. Przetwarzanie może również fizycznie zmienić składniki paszy lub dietę poprzez aglomerację lub hydrolizację, co prowadzi do zmian strukturalnych.

Jedną z zalet przetwarzania jest to, że może poprawić strawność niektórych składników odżywczych, w tym skrobi i białka. Jednakże szczególne techniki lub warunki przetwarzania mogą również pogorszyć strawność białka, co negatywnie wpłynie na wydajność zwierząt. Pogorszona jakość białka nie tylko powoduje niższą strawność białka i aminokwasów, co ma niekorzystny wpływ na warunki zdrowotne jelit, ale ma również wpływ na środowisko poprzez zwiększone wydalanie azotu.

Białko może być nadmiernie przetwarzane na kilka sposobów z powodu niekorzystnych warunków przetwarzania, na które wpływa czas, temperatura, wilgotność i aktywność wody, ciśnienie, wielkość cząstek i pH (Hulshof, 2016). Wszystkie te czynniki przetwarzania muszą być ściśle monitorowane, aby zapewnić wysoką jakość białka w produktach końcowych.

Podczas przetwarzania nastąpią fizyczne lub chemiczne zmiany białka w składnikach paszy lub dietach. Jednakże, gdy występuje nadmierne przetwarzanie, może to spowodować poważne zmiany strukturalne i charakterystyczne białka, które negatywnie wpływają na jego jakość. Zmiany fizyczne w białku mogą obejmować przejście od jego struktury pierwotnej do struktury drugorzędowej, a nawet trzeciorzędowej. Po denaturacji w warunkach przetwarzania białko może refregować w innej konfiguracji, wpływając na jego strawność. Zmiany chemiczne białek obejmują tworzenie izopeptydów, oddziaływania lipidów utlenionych białkami, interakcje białko-polifenole, reakcje sieciowania i reakcję Maillarda (Salazar-Villanea i in., 2017). Reakcja Maillarda powoduje zmniejszenie dostępności aminokwasów i białek.

Parametry jakościowe białka

Istotnym problemem w przetwarzaniu SBM jest to, czy przetwarzanie nie zaszkodzi dostępności aminokwasów, zwłaszcza lizyny. AB Neo wykorzystuje wiedzę i doświadczenie swojego zespołu produkcyjnego do kontrolowania procesu produkcyjnego produktów AlphaSoy™, upewniając się, że stosowane procesy poprawiają dostępność surowego białka i aminokwasów składnika.

Ogrzewanie SBM jest konieczne do inaktywacji inhibitorów trypsyny, ale przegrzanie zmniejszy strawność i stężenie lizyny i innych aminokwasów (González-Vega i in., 2011; Stein, 2012). W szczególności lizyna jest bardzo podatna na uszkodzenia spowodowane obróbką cieplną. Istnieją dwa główne parametry do wykrywania uszkodzeń cieplnych białka w produkcie końcowym.

Dostępna lub reaktywna lizyna

Grupa ε-aminowa obecna w lizynie jest szczególnie reaktywna, jeśli obecne są cukry redukujące. Reakcja lizyny z cukrem podczas reakcji Maillarda na pierwszych etapach tworzy złożony związek, który czyni lizynę niedostępną dla zwierząt, mimo że analizowana wartość lizyny nie ulegnie zmianie. Ilość lizyny, która nadal posiada swoją reaktywną grupę ε-aminową po przetworzeniu, reprezentuje ilość nieuszkodzonej lizyny, która pozostaje dostępna dla zwierzęcia, znana jako reaktywna lub dostępna lizyna.

Stosunek lizyny do białka surowego

Stosunek lizyny do surowego białka (Lys: CP) jest prostą, ale bardzo dokładną miarą uszkodzeń cieplnych. Gdy składnik jest uszkodzony termicznie do ekstremalnego poziomu (końcowy etap reakcji Maillarda), stężenie lizyny jest zmniejszone, ale stężenie surowego białka nie jest (González-Vega i in., 2011). W przypadku SBM stosunek Lys: CP wynoszący 6 i więcej jest ogólnie akceptowany jako wskaźnik dobrej jakości białka.

Proces produkcyjny AlphaSoy™ nie wpływa na procent dostępnej lizyny w całkowitej lizynie, a także na stosunek lizyny do surowego białka (ryc. 1), co pokazuje, że zastosowane przetwarzanie nie powoduje uszkodzenia ani utraty lizyny. Ponadto zmierzony wzrost strawności dostępnej lizyny wskazuje na zwiększoną korzyść netto z procesu AlphaSoy™ dla zwierzęcia.

Poprawa strawności białka i aminokwasów

Najdokładniejszym sposobem oceny jakości białka składnika paszy lub diety są eksperymenty strawności in vivo. Wpływ procesu wytwarzania AlphaSoy na zwiększenie strawności białka i aminokwasów w SBM został przetestowany™ zarówno u prosiąt odsadzonych od maciory, jak i brojlerów.

Świnie odsadzone od maciory

Unikalny proces produkcji AlphaSoy™ znacznie zwiększa strawność surowego białka i wszystkich kluczowych aminokwasów o 3% (P < 0,05, ryc. 2) u prosiąt, jak udowodniono w badaniu strawności przeprowadzonym na University of Alberta w Kanadzie w 2017 r. (Ton Nu i in., 2018).

W badaniu oceniano strawność białka i aminokwasów w SBM przed i po przetworzeniu (AlphaSoy™) przy użyciu kaniulowanych świń odsadzonych od maciory o masie ciała 10 kg.

Drób

Kim i in. (2018) zbadali wpływ unikalnego procesu produkcji AlphaSoy™ na strawność surowego białka i aminokwasów w SBM przed i po przetworzeniu u brojlerów.

Proces wytwarzania produktów AlphaSoy™ poprawił strawność surowego białka i aminokwasów w stosunku do SBM. (patrz rysunek 3).

Średnio SID surowego białka był o 2% wyższy w AlphaSoy™ (po przetworzeniu) w porównaniu z SBM (przed przetwarzaniem). Ponadto rzeczywista strawność jelita krętego większości niezbędnych i zbędnych aminokwasów była wyższa w AlphaSoy™ w porównaniu z SBM.

Mechanizm stojący za efektami przetwarzania, które poprawiają strawność białka i aminokwasów dla wszystkich gatunków

Jest prawdopodobne, że struktura białkowa SBM zmienia się podczas przetwarzania, umożliwiając lepszy dostęp endogennych enzymów trawiennych, niezależnie od tego, które gatunki są podawane.

Ponadto proces wytwarzania produktu AlphaSoy redukuje czynniki antyodżywcze do bezpiecznego poziomu, co skutkuje zmniejszeniem stresu w przewodzie pokarmowym i prowadzi do zmniejszenia strat endogennego azotu, co jest szczególnie ważne dla młodych i rozwijających się zwierząt. Ulepszona wartość odżywcza AlphaSoy w stosunku do SBM pozwala na zastąpienie AlphaSoy™™ roślinnych i zwierzęcych źródeł białka w diecie.

Zwiększona biodostępność składników odżywczych i lepsza jakość produktów AlphaSoy™ zostały specjalnie zaprojektowane w celu wspierania zdrowia jelit i rozwoju młodych świń i drobiu, co czyni go produktem pierwszego wyboru do stosowania w strategiach żywienia redukującego środki przeciwdrobnoustrojowe.

WPŁYW PRZETWARZANIA ALFASOI™ NA WĘGLOWODANY I WARTOŚĆ ENERGETYCZNĄ

Pozytywne zmiany w profilu węglowodanowym SBM

Tradycyjnie SBM jest uważany za źródło białka. W związku z tym zapomina się o wartości energetycznej SBM, która jest prawie tak wysoka jak kukurydzy. Ten tradycyjny pogląd oznacza, że tylko połowa potencjalnej wartości SBM jest odblokowana. W przypadku AlphaSoy wszystkie składniki odżywcze są uwzględniane w matrycy™ składników, a pełny potencjał surowca jest maksymalizowany. Istnieją trzy źródła energii w każdym składniku paszy i diecie; białko, tłuszcz i węglowodany. Z tych trzech, węglowodany są najważniejszym i dominującym źródłem energii. Istnieją dwa rodzaje węglowodanów: węglowodany strawne i fermentowalne.

Węglowodany strawne

Strawne węglowodany są bardzo lekkostrawne i są idealne dla niedojrzałych układów trawiennych, takich jak u młodych zwierząt lub prosiąt odsadzonych od maciory. Skrobia, monosacharydy (np. glukoza) i disacharydy (np. sacharoza i laktoza) są uważane za strawne węglowodany (Boisen, 2005).

Fermentowalne węglowodany

Natomiast fermentowalne węglowodany mają bardzo złożoną strukturę i nie mogą być trawione przez enzymy trawienne. Aby wykorzystać energię z tych węglowodanów, zwierzę potrzebuje pomocy mikroorganizmów w jelitach poprzez proces fermentacji. Jest to mniej efektywny sposób pozyskiwania energii w porównaniu do stosowania strawnych węglowodanów. W rezultacie strawne węglowodany mają prawie dwukrotnie większą wartość energetyczną niż fermentowalne węglowodany (odpowiednio 11,7 vs 7 kJ / g, Boisen, (2005)).

Proces produkcji AlphaSoy™ ma na celu radykalną zmianę włóknistej struktury SBM poprzez zwiększenie zawartości strawnych węglowodanów i zmniejszenie zawartości fermentowalnych węglowodanów w SBM. W wyniku zastosowanych unikalnych technik przetwarzania, AlphaSoy™ ma najwyższą wartość energetyczną związaną z węglowodanami ze wszystkich porównywalnych produktów (rysunek 4).Na przykład wartość energetyczna dostarczana przez strawne węglowodany w AlphaSoy™ jest prawie dziewięć razy wyższa niż w koncentracie białka sojowego (SPC). Całkowita wartość energetyczna dostarczana z frakcji węglowodanowej jest prawie dwukrotnie większa od wartości SPC (rysunek 4).

Zwiększone wartości energii netto po przetworzeniu

Unikalny profil węglowodanów produktów AlphaSoy™ przyczynia się do wyjątkowej wartości energetycznej netto w porównaniu z innymi nieprzetworzonymi produktami białka sojowego. Wartość energetyczna produktów AlphaSoy™ jest do 16% wyższa niż porównywalnych produktów na podstawie opublikowanej duńskiej tabeli żywieniowej (SEGES, 2017; Ryc. 5).

Ten wzrost energii jest widoczny niezależnie od gatunku zwierząt. Wspólne badanie na prosiętach odsadzonych od maciory przeprowadzone przez wiodące ośrodki badawcze w USA i Danii wykazało również, że produkty AlphaSoy™ mają najwyższą strawną i metaboliczną energię ze wszystkich produktów białka sojowego. Poziom energii w produktach AlphaSoy był znaczącą poprawą poziomu energii w konwencjonalnych SBM, ze względu na specyficzny™ proces produkcji (rysunek 6). Te same tendencje w zakresie zwiększania energii zostały udowodnione w obu pulach danych.

Wpływ procesu wytwarzania produktu AlphaSoy na energię jest uniwersalny, krzyżując różne gatunki, jak wykazali Kim et al. (2018), którzy również odebrali o 15% wyższą pozorną energię metaboliczną (AME) u brojlerów (ryc. 7).

PRZETWARZANIE JEST KLUCZEM DO ODBLOKOWANIA WARTOŚCI

SBM może się znacznie różnić pod względem konsystencji i jakości. W diecie młodych zwierząt karmienie nieprzetworzonym SBM może prowadzić do zmniejszenia wydajności. Dlatego proces produkcji produktu AlphaSoy ma kluczowe znaczenie dla stworzenia spójnego, wysokiej jakości, bogatego w białko składnika. Przetwarzanie poprawia składnik strukturalnie, składowo i odżywczo poprzez:

• Poprawa wartości matrycy odżywczej SBM – dopasowanie jej do potrzeb zwierzęcia
• Odblokowanie 2 - 3% więcej strawnego białka i aminokwasów u prosiąt i brojlerów
• Zwiększenie wartości energetycznej netto nawet o 16% u prosiąt i brojlerów

W wyniku tego unikalnego profilu, AlphaSoy zapewnia lepszą wydajność paszy pod względem przyrostu masy ciała, spożycia paszy i współczynnika konwersji paszy™ niż wszystkie konkurencyjne produkty białka sojowego. Zapewnia również taką samą wydajność jak białka zwierzęce, ale przy znacznie niższych kosztach. Ich wartość odżywcza w połączeniu z ich właściwościami funkcjonalnymi sprawia, że produkty AlphaSoy™ są pierwszym wyborem przy projektowaniu strategii żywienia redukującego środki przeciwdrobnoustrojowe.

Odwołania

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. Accessed 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.