Ing. Agr. Miriam
Gallardo. 2008. E.E.A. Rafaela INTA.
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de los alimentos y requerimientos
Introducción
A diferencia
de otros países productores de leche bajo pastoreo, la república Argentina
tiene un alto potencial agrícola. Es evidente el crecimiento de la producción
de soja y sus derivados es un fenómeno trascendente y fundamental, tanto desde
el punto de vista económico como social. En la campaña 2006/07, la soja
representó más del 55% del total de los granos producidos, considerando los
cinco cultivos más difundidos en la pampa húmeda.
En este
marco, el productor de leche se encuentra con una oferta muy importante de soja
y sus subproductos industriales, como aliados clave para incorporar a sus
planteos productivos.
Tipos de residuos según
métodos de extracción de aceite
La soja es la
oleaginosa por excelencia, durante el proceso de extracción de aceites se
generan varios subproductos como harinas, expeller, cascarillas, gomas,
lecitina, que son ampliamente utilizados para la industria en general y para la
de alimentación humana y animal en particular.
De acuerdo a
la normativa vigente en Argentina (SAGPyA, Norma XIX: 317/99) “se entiende por
subproductos oleaginosos, a los residuos sólidos resultantes de la extracción
industrial del aceite de granos oleaginosos, obtenidos por presión y/o
disolvente, provenientes de la elaboración de mercadería normal, sin el
agregado de cuerpos extraños ni aglutinante”
En función
del proceso de industrialización a que se someta la materia prima, la norma
establece para la comercialización de estos insumos la siguiente clasificación:
a) Expellers: “Son los residuos de
elaboración por prensa continua”.
b) Harina de extracción: “Son los
residuos de la elaboración por disolvente y salvo estipulación especial no se
diferencian por su granulación, pudiendo ser fina, en grumos, aglomerados o
pedazos, según los distintos sistemas de extracción y secado”.
c) Pellets: “Son los comprimidos
(cilindros) provenientes de los residuos de la extracción del aceite de los
granos oleaginosos definidos anteriormente. El largo y el diámetro de los
comprimidos podrán ser de cualquier medida, salvo estipulaciones expresas en el
boleto de compra-venta.”.
Entonces, de
acuerdo a la normativa, cuando se hace referencia a “expeller” se trata del
material de extracción por prensado, “harina” es el material obtenido por
solvente y “pellets” se denomina a la forma física (comprimidos) de
presentación de estos subproductos.
Si bien en
los últimos 2 a 3 años se han instalado en la zona núcleo una cantidad de
pequeñas industrias que extraen el aceite utilizando los clásicos y sencillos
métodos de prensado, en Argentina la principal forma de extracción de aceites
de soja se realiza combinando presión-solvente (P-S). Pero cuando se habla de
“pellets” (los cilindros compactos de largo y diámetros variables) se debe
considerar que éstos pueden fabricarse tanto a partir de expeller como de
harinas o de la combinación P-S.
Sin embargo,
debido a que actualmente los mercados internacionales son cada vez más
exigentes, sobre todo cuando se trata de producir harinas de extracción para el
consumo humano o para animales de alto desempeño productivo, las innovaciones
tecnológicas en esta materia están a la orden del día, tal es el caso del
proceso de “extrusión”.
La Harina
Extrudida de soja es el material sometido a un proceso, la extrusión, que
consiste en dar forma física al producto forzándolo a través de una abertura,
en una matriz de diseño especial. Durante la extrusión el porto de soja, previa
limpieza, es obligado a pasar por un tornillo sinfín que gira a cierta
velocidad, generando alta presión y temperatura. Las extrusoras tienen
elementos comunes en diseño y función pero no todas son iguales (se clasifican
como húmedas o secas y como simples o de doble hélice) y estas diferencias
tienen efectos importantes sobre las características del producto final. La
extrusión también se puede combinar con el prensado, produciendo harinas
extrusión-prensado (E-P) de alta calidad .
Efectos de la
temperatura aplicada en el proceso sobre la calidad de los expeller y harinas
Desde el
punto de vista de la nutrición animal los expeller y las harinas de soja en sus
diferentes formas son alimentos de alto valor alimenticio porque representan la
principal fuente de proteína (y de aminoácidos esenciales) para muchas especies
de interés comercial: aves, cerdos y ganado de leche y carne.
Sin embargo,
la composición química y el valor nutritivo de estos residuos industriales es
muy variable y el método industrial utilizado para la extracción de aceite,
junto a la calidad de la materia prima de origen (porotos) representan las
fuentes de variación más importantes.
A pesar de su
elevado valor nutritivo el poroto de soja “crudo” contiene un buen número de
factores antinutritivos. Los más importantes son los factores antitrípsicos, la
ureasa y las lectinas que son termolábiles, por lo que su contenido después de
un correcto procesado térmico se reducen significativamente (<2,5 ppm,
<0,3 ud DpH y 0,5 mmoles/g para estos compuestos, respectivamente). El
poroto posee también principios antigénicos termoestables (glicinina y
ß-conglicinina) que causan respuesta inmunológica, daños en la mucosa
intestinal y diarrea en animales jóvenes (especialmente en terneros).
Por esta
razón es fundamental un correcto control de la temperatura durante el proceso
de manufactura porque la falta de cocción (soja “cruda”) puede causar serios
problemas de salud y desempeño de los animales (monogástricos y rumiantes muy
jóvenes).
Sin embargo,
los excesos de calor también pueden dañar la calidad del poroto, principalmente
sus proteínas. Si las temperaturas son excesivamente altas y aplicadas por
tiempos muy prolongados las proteínas cambian su configuración, disminuyendo
significativamente la digestibilidad. Pero si el calor y el tiempo de cocción
se controlan adecuadamente, los efectos pueden ser positivos al disminuir la
degradabilidad ruminal de las proteínas e incrementar la fracción de proteína
no-degradable o “pasante”. Con una cocción equilibrada también puede mejorar la
digestibilidad de los demás componentes del poroto (carbohidratos, aceites)
Para obtener
una adecuada cantidad de “proteína pasante” de alta digestibilidad duodenal las
condiciones del calentamiento (tiempo y nivel de humedad) deben controlarse
estrictamente ya que el exceso de calor conduce a la formación de productos
indigestibles, a través de la conocida reacción de Maillard.
La reacción
de Maillard es un proceso no-enzimático de “caramelización”, donde los residuos
de los azúcares se condensan con ciertos aminoácidos, seguido de una
polimerización, para formar una sustancia de color marrón que posee muchas de
las características químicas de la lignina. La lignina (compuestos fenólicos
que se encuentran normalmente en los vegetales maduros) es totalmente
indigestible para todos los animales. Además, durante la reacción de Maillard
se pierden importantes cantidades de aminoácidos esenciales, como el caso de la
lisina que es particularmente sensible al daño por calor.
En términos
generales, los expeller (prensa) y las harinas extrudidas corren más riesgo de
contener comparativamente más productos Maillard que las harinas comunes de
extracción por solvente. Sin embargo, si durante la extracción con solvente las
temperaturas aplicadas fuesen bajas, el material podría salir “crudo”, con los
factores antinutricionales en plena vigencia.
Indicadores de calidad
del proceso de extracción y del valor nutritivo de las harinas
El nivel de
factores antinutricionales se estima de manera indirecta mediante el test de
actividad ureásica (incremento en las unidades de pH). En la soja “cruda”, la
enzima ureasa se desnaturaliza a la misma velocidad que el inhibidor de la
tripsina y en virtud de que es más sencillo determinar en el laboratorio la
actividad ureásica que los inhibidores de tripsina, es que en la industria se
utiliza esta prueba como una rutina rápida y sencilla y un indicador muy
confiable de la presencia o no de factores antinutricionales. Las harinas con
elevada actividad ureásica, cuyos valores exceden holgadamente los límites de
tolerancia (límite máximo: 0.30 y límite exigido por los exportadores: 0.10)
son siempre muy inestables y proclives a su contaminación.
La
solubilidad de la proteína con de hidróxido de potasio se utiliza como
indicador de la calidad del procesado de la soja. Cuando el poroto está “crudo”
la solubilidad de la proteína es del 100% y va disminuyendo a medida que la
temperatura aumenta. Mediante esta prueba analítica se consideran insuficientemente
procesadas harinas con valores de solubilidad superior al 85% y las dañadas por
calor aquellas cuya solubilidad es inferior al 75%.
No obstante,
los laboratorios cuentan actualmente con otras técnicas muy confiables para
determinar la calidad y estimar el valor nutritivo de estos subproductos. A
continuación se describen las más significativas:
Proteína bruta (% PB), esta fracción incluye también las sustancias nitrogenadas no proteicas
(NNP) como aminas, amidas, urea, nitratos, péptidos y aminoácidos aislados. No
siempre un alto nivel de PB significa buen nivel proteico. Los compuestos NNP,
solubles o muy degradables, poseen menor valor nutricional que las proteínas
verdaderas.
Nitrógeno insoluble en detergente ácido e insoluble en detergente neutro (siglas NIDA y NIDIN/%NT,
respectivamente), son indicadores indirectos de la proporción de proteínas y de
carbohidratos dañados por calor y por lo tanto, no disponibles para el animal.
No son adecuados los valores superiores al 15% de nitrógeno total e indican que
en el material se ha producido la reacción de Maillard.
Fibra detergente ácido (% FDA): Valores altos de NIDA generalmente están
correlacionados con valores también altos de FDA, parámetro muy correlacionado
con la digestibilidad completa del alimento.
Fibra detergente neutro (% FDN): Representa los componentes de la pared celular
del alimento: hemicelulosa, celulosa, lignina, etc. En los procesos donde no se
ha “descascarillado” el poroto previamente, los valores de FDN suelen ser
elevados. Sin embargo, si no hay daño por calor, las cascarillas son muy
digestibles.
Degradabilidad de las proteínas: En nutrición de rumiantes, la proteína se
clasifica de acuerdo su tasa de degradación ruminal en: proteína soluble (PS ó
fracción “a”), degradable (PDR ó fracción “b”) y no-degradables en rumen (PNDR
ó fracción “c”). Se determinan mediante la técnica de digestión “in situ”,
utilizando “bolsitas de nylon” incubadas en el rumen de un animal canulado ad
hoc.
La PS ó fracción “a” es el porcentaje de PB que instantáneamente se degrada
en rumen y básicamente está compuesto por nitrógeno no proteico (NNP). Si el
material posee mucha PS y las proteínas son muy degradables en rumen (fracción
“b”) se pueden producir excesos de nitrógeno amoniacal (N-NH3)
durante la digestión ruminal y con ello grandes pérdidas de eficiencia
metabólica.
Pero si los subproductos se dañaron por calor, la fracción “c” (PNDR) puede
aumentar demasiado, dejando menos nitrógeno disponible para las bacterias del
rumen y con serios riesgos de dejar una proteína de baja digestibilidad
duodenal (digPNDR). La fracción “c”, junto a la proteína microbiana en el caso
del rumiante, representa la fuente de aminoácidos esenciales (AE) para el
animal.
Nota: la técnica de “solubilidad” con hidróxido de
potasio utilizada para estimar el grado de cocción del poroto, no es
equivalente a la que se aplica en nutrición para determinar la fracción “a” o
proteína soluble.
Cenizas (%)
Esta fracción está compuesta de minerales (macro y micro-elementos), tanto
propios del vegetal como adquiridos del ambiente. En casi todos los alimentos
para el ganado esta fracción es inferior al 10%. Si supera este valor, y no hay
agregados de minerales ex profeso, hay fuertes sospechas de contaminación con
tierra. En muchos casos es recomendable analizar en las cenizas los contenidos
de minerales clave para el balance de la dieta (calcio, potasio; fósforo,
magnesio, etc.).
Extracto etéreo (%EE). Es la fracción de lípidos del alimento que contiene los aceites
remanentes de la extracción. Los expeller y harinas extrudidas con valores de
EE superiores al 7 % deben manejarse con precaución ya que si se almacenan de
manera poco apropiada se alteran rápidamente (rancidez). Además, en la
formulación de la dieta estos ingredientes con altos lípidos deben incorporarse
de manera equilibrada ya que los excesos pueden ser tóxicos para las bacterias
ruminales.
Aminoácidos esenciales (AE): Para monogástricos, sobre todo animales en
crecimiento, es conveniente analizar periódicamente en las partidas el nivel
(%) de los AE más importantes en nutrición, principalmente lisina y metionina.
Como se mencionara, ambos AE son muy sensibles al sobre-calentamiento.
Expeller y harinas de
soja: valores comparativos de calidad y valor nutrITivo
En términos generales, las harinas soja son de excelente calidad comparadas con las harinas de extracción de otras oleaginosas. Para ganado de leche y carne, por ejemplo, y desde el punto de vista estrictamente de la proteína, el siguiente ranking muestra las posiciones de calidad en orden descendente:
1. Soja y maní (descascarillados)
2. Lino y Girasol (alta energía,
con menos 36% FDA);
3. Colza
4. Algodón
5. Girasol (baja energía, mayor a
40% FDA);
6. Cártamo
Pero es necesario enfatizar que para cada oleaginosa en cuestión, el proceso industrial aplicado es determinante de la calidad y del valor nutritivo. Para el caso de la soja, a modo orientativo, en la Tabla 1 se muestran los rangos de la composición química de expeller y harinas y algunos parámetros representativos del valor nutritivo, para bovinos de carne y leche. La información fue obtenida de la base de datos del laboratorio de Producción Animal INTA- Rafaela y de bibliografía nacional e internacional consultada.
Tabla 1: Composición química y valor nutricional,
rangos máximos y mínimos promedios
de
expeller y harinas de soja para ganado de leche y carne..
|
|
Tipo
de residuo de extracción |
||
|
Expeller |
Harina
P-S (prensa-solvente) |
Harina
E y E-P (extrusión
y combinación extrusión + prensa) |
|
|
Ítem |
%
base seca |
||
|
Materia seca |
89- 95 |
88 – 93 |
91-94 |
|
Proteína Bruta |
30- 42 |
44.0 – 53.8 |
45- 46 |
|
PND/% PB 1 |
58- 79 |
31- 42 |
65-70 |
|
Dig PND 2 |
0-93 |
87 -93 |
95 |
|
Lisina |
2.3- 2.7 |
2.7 -3.02 |
2.6 -3.0 |
|
Metionina |
0.52-0.58 |
0.6- 0.7 |
0.5-0.6 |
|
Fibra detergente neutro |
12.0- 29.5 |
9.8 -14.9 |
10-12 |
|
Fibra detergente ácido |
5.0- 11.0 |
6.0- 10.0 |
7-12 |
|
NIDA/NT |
2.8-5.3 |
1.2-2.8 |
2.6-5.0 |
|
NIDIN |
0.1-0.4 |
0.1-0.2 |
0.1-0.6 |
|
Lignina |
0.0-9.5 |
0-0.5 |
0- 0.6 |
|
Extracto etéreo |
4.0-13.0 |
0.42-2.57 |
5.5 -9.0 |
|
Cenizas |
4.0-7.0 |
6.2-7.4 |
5.2- 7.5 |
|
Calcio |
0.20-0.34 |
0.2-0.4 |
0.33 |
|
Fósforo |
0.60-0.79 |
0.6-0.7 |
0.71 |
|
Magnesio |
0.3-0.4 |
0.29-0.31 |
0.3-0.4 |
|
Potasio |
2.12-3.01 |
2.40-2.46 |
2.1-2.5 |
|
Carbohidratos No Fibrosos
(CNF) |
25.0 -26.5 |
21.5- 39.5 |
25.5-28 |
|
ENl (Mcal/kg MS) 3 |
2.45 -2.67 |
2.41-2.7 |
2.5-2.7 |
|
ENgp (Mcal/kg MS) 4 |
1.67 -2.05 |
1.7-1.85 |
1.7-1.9 |
1-2: Estimación de
la cantidad de proteína no degradable (PND) que puede llegar al duodeno y su
digestibilidad (digPND), para vacas lecheras, de acuerdo a los cálculos de NRC
2001
3-4: ENl y ENgp (Mcal/kg
MS): energía neta lactancia y ganancia de peso, respectivamente
Se puede
apreciar en la tabla que las harinas son muy variables y los distintos procesos
generan insumos de composición diferente.
Con respecto
a la proteína las diferencias tanto en concentración como en calidad pueden ser
notables. En la medida en que el proceso de extracción se hace más eficaz
(menos aceite remanente) y además se procesen porotos descascarillados (sin
fibra), el nivel de proteínas aumentará, como el caso de las harinas P-S y las
harinas por E-P. En términos generales, los procesos E-P bien controlados son
los que pueden generar los materiales de mejor calidad (más digestibilidad),
con menor daño de la proteína y mayor contenido de AE (lisina,
particularmente).
Los aceites
remanentes de la extracción son nutrientes energéticos de gran valor
nutricional para el ganado. Los niveles son mayores en las harinas por prensa
(expeller) y en las de extrusión. Sin embargo, durante la extracción, se
deberían controlar y estandarizar los remanentes ya que si quedan niveles muy
elevados (+ 9%) además de evidenciar una baja eficiencia industrial, exponen al
material a la “rancidez”, principalmente cuando las condiciones de
almacenamiento no son adecuadas. Por otro lado, el exceso de aceites podría
entorpecer otros procesos industriales, por ejemplo, cuando se desee incorporar
estas harinas en un balanceado comercial “pelletizado”. En la pelletizadora los
materiales aceitosos no “corren” bien. Para la referencia, las harinas deberían
poseer no más de 9 % de EE cuando la extracción es de tipo mecánica
(prensado-extrusión) y no más de 2 % cuando es combinación de prensa y
solvente.
Las harinas
además de proteínas contienen carbohidratos (CHO). La fracción de carbohidratos
estructurales (fibra) está representada por la fracción FDN, que contiene
principalmente la cascarilla que recubre al poroto (fibra digestible,
escasamente lignificada) y por los CNF (azúcares solubles). Si a los porotos no
se les extrae la cáscara, las harinas tendrán comparativamente más fibra y los
niveles de proteína y de aceites se “diluirán”. Aunque el contenido en almidón
del poroto es muy bajo (<1%), la calidad energética de la fracción de CNF es
elevada para rumiantes, intermedia para porcinos y más reducida para aves. No
obstante, en los procesos por prensado y/o extrusión, si la temperatura no es
adecuada, la reacción de Maillard terminará dañando también estos nutrientes.
En el caso de la extrusión, si se trabaja en “seco” se incrementan los riesgos
de daño.
¿cómo utilizarlos?
Las harinas
son principalmente fuente de proteínas y en la generalidad de los casos se
deberían utilizar para corregir en las dietas los déficit de este nutriente.
Las cantidades a suministrar no son estándares sino que dependen de varios
factores:
a) tipo de animal y sus requerimientos: si bien
las distintas harinas son aptas para todas las categorías de ganado, para
terneros en crecimiento (menos de 100-120 kg) y para vacas lecheras de alto
mérito (más de 30 lts/día y/o en transición a la lactancia) se prefieren
harinas de alta calidad y de mayor concentración proteica (+ 44%) ya que poseen
un perfil de aminoácidos más adecuado para los requerimientos de estas categorías.
b) Tipo de harina utilizada:
como se mencionara, no todas las harinas son iguales ya que la
biodisponibilidad proteica y el valor energético pueden variar sustancialmente
en función del proceso de extracción aplicado.
c) tipo de dieta base: las
cantidades requeridas son mayores en las raciones típicas de otoño-invierno,
que tienen más forrajes (silajes maíz/sorgo/henos de gramíneas, de verdeos) y
concentrados base cereales, que son normalmente pobres en proteínas. En
primavera, sobre pasturas los niveles pueden ser muy bajos o nulos.
A modo de
referencia, para una dieta equilibrada destinada a vacas lecheras de alta
producción (la categoría de mayor consumo y requerimiento), las recomendaciones
generales son las de no superar los 4.5 kg/animal/día. Obviamente si los
animales se encuentran en buen pastoreo de alfalfa por ejemplo, las cantidades
pueden ser muy bajas, dependiendo del nivel de producción.
En ningún
caso estos alimentos pueden reemplazar totalmente (1 a 1) a los granos de
cereales clásicos (maíz, sorgo, cebada), ni a otros subproductos como
afrechillos, gluten feed o hominy feed., en cambio, los complementan
perfectamente. Sí pueden reemplazar, y en una relación muy ventajosa, a otras
harinas oleaginosas ya que en el ranking de calidad, las harinas de soja
adecuadamente procesadas son las mejores.
Por otra
parte, los expeller y harinas extrudidas, que contienen más aceites, son
excelentes recursos para formular dietas de vacas lecheras, vaquillonas o
terneros en crecimiento para el verano. Estas harinas pueden entrar en la
clasificación de alimentos “fríos” (mayor energía neta) para condiciones de
fuerte estrés por calor.
Por último,
debido a que las harinas de extracción contienen ricos nutrientes, si las
condiciones de almacenamiento y suministro no son adecuadas, se pueden
transformar en verdaderos caldos de cultivo para hongos y otros patógenos que
podrán afectar la salud y la producción. Es importante controlar periódicamente
los niveles de micotoxinas, incluso partiendo del poroto entero y crudo.
Consideraciones finales
♦
Las
harinas de soja obtenidas durante la extracción de aceites son excelentes
fuentes de nutrientes para el ganado
♦
Los
procesos industriales afectan significativamente su calidad
♦
El control
de la temperatura es clave porque puede provocar severos daños en la calidad y
en el valor nutricional. Es preciso chequear rutinariamente en el laboratorio
la bondad del proceso y la calidad de los materiales. Los monitoreos rutinarios
permitirán realizar los ajustes necesarios para estandarizar la calidad del
producto
♦
Por su
riqueza en nutrientes estos alimentos requieren condiciones especiales de
almacenamiento para evitar su contaminación.
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de los alimentos y requerimientos