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Cuban Journal of Agricultural Science

Print version ISSN 0864-0408On-line version ISSN 2079-3480

Cuban J. Agric. Sci. vol.52 no.2 Mayabeque Apr.-June 2018  Epub June 01, 2018

 

Ciencia Animal

Evaluación comparativa de procesos para la producción de harina de soya para la alimentación de pollos en Nigeria

A. N. Anozie1  * 

O. A. Salami2 

Damilola E. Babatunde1 

Odunayo E. Babatunde3 

1Department of Chemical Engineering, Covenant University, P.M.B 1023, Ota, Ogun State, Nigeria.

2Department of Chemical Engineering, Obafemi Awolowo University, P.M.B 13, Ile - Ife, Osun State, Nigeria.

3Department of Nutrition and Dietetics, Federal University of Agriculture, P. M. B 2240, Ogun-state, Nigeria

Resumen

Este estudio examinó y comparó tres procesos para la producción de harina de soya bajo inhibidor de tripsina. La harina de soya fue sometida a tostado, autoclave y vapor para desnaturalizar los inhibidores de la tripsina. El tostado se realizó a 120, 130, 135 y 140 °C durante 5, 7, 8 y 9 minutos, respectivamente. El tratamiento en autoclave se llevó a cabo a 121 °C, 15 psig durante 20, 30, 40 y 50 minutos. La cocción al vapor se realizó a 105 ºC durante 10, 12, 15 y 18 minutos. Se realizó el desengrase de las muestras y se investigó la actividad del inhibidor de tripsina. Se llevaron a cabo análisis aproximado y pruebas de calidad para determinar la calidad de la harina de soya tratada térmicamente. El inhibidor de tripsina en la harina de soya de los tres procesos de tratamiento térmico varió de 1.20 a 3.54 mg/g, mientras que el de la muestra sin procesar fue de 6.01 mg/g. El porcentaje de proteína bruta en todas las muestras tratadas térmicamente varió de 39.38 a 40.58%, mientras que el de las muestras sin procesar fue de 44.60%. El índice de ureasa varió de 0,11 a 2.07% para todas las muestras tratadas con calor, mientras que para las muestras sin procesar fue de 2,11%.La solubilidad de la proteína % KOH en la harina de soya de los tres procesos varió de 45.2 a 73.1 %, mientras que la de la muestra sin procesar fue 49.1%. Los resultados fueron estadísticamente significativos para P> 0.05. Con un nivel de significación de P> 0.05, se estableció que la soya local puede procesarse con calor adecuado para obtener harina de soya de baja actividad con un buen estándar de nutrientes. El proceso de tratamiento con vapor a 105 ºC durante 18 minutos dio los mejores resultados generales con una actividad inhibidora de la tripsina de 1.20 mg/g.

Palabras claves: Tratamiento térmico; factor anti-nutrición; inhibidor de tripsina; valor nutritivo

La harina de soya no tratada contiene una serie de factores anti -nutricionales (FAN) que tienen el potencial de disminuir seriamente su valor nutricional hasta el punto de disminuir la salud y el rendimiento animal (Gemede y Ratta 2014 y Rocha et al. 2014). El tratamiento de la soya para eliminar estos factores anti-nutricionales es, por lo tanto, especialmente necesario en el caso de las dietas monogástricas. Los componentes perjudiciales en la harina de soya incluyen varios inhibidores de proteasa generalmente llamados inhibidores de tripsina (Rada et al. 2017), hemaglutininas o lectinas (Udeogu y Awuchi 2016), goitrógenos (Dourado et al. 2011 yBajaj 2016), saponinas (Omizu 2011 y Chaturvedi 2012) y ureasa (Real-Guerra et al. 2013 y Khan et al. 2013). La presencia de estos factores en cantidades relativamente grandes restringe el uso de soya y sus productos en las dietas de pollos. Estos factores antinutricionales son la razón por la cual las técnicas de procesamiento se aplican a la soya y el más importante de todos estos FAN son los inhibidores de tripsina.

Se ha informado que los inhibidores de tripsina interfieren con la digestión de las proteínas en el intestino de los polluelos jóvenes (Goebel y Stein 2011) y la harina de soya cruda provoca la ampliación del páncreas de los pollos en crecimiento debido a la presencia de componentes perjudiciales en grandes cantidades (Beuković et al. 2012 y Dei 2011 y Foleyet al. 2013). Los efectos de la harina de soya cruda en la inhibición del crecimiento de los pollos no pudieron superarse mediante la suplementación de la dieta con metionina, lisina, etc. (Loeffler et al. 2013). Por lo tanto, la necesidad de un proceso adecuado y las condiciones del proceso para una desnaturalización adecuada del inhibidor de tripsina a la vez que se conserva la calidad nutricional de la harina de soya.

Nigeria, el principal productor de soya en el África Subsahariana (Mubichi 2017), tiene una capacidad anual estimada de trituración de soya de 600,000 TM para obtener aceite para uso industrial y harina de soya (USDA 2011). La harina de soya (HS) utilizada en Nigeria para la alimentación de pollos es un subproducto de la operación de tostado y extracción de aceite mediante prensa de tornillo o prensa hidráulica (Moses 2014).

Es conveniente producir harina de soya para la alimentación de pollos mediante otros procesos, examinar el contenido antinutricional de la harina de soya producida y comparar la calidad de la misma a partir de estos procesos. La harina para pollos con un contenido muy bajo de inhibidores de tripsina sin duda será más segura para los pollos en Nigeria.

Los objetivos de este estudio fueron producir harina de soya usando tres procesos de tratamiento térmico: tostado, autoclave y vapor, seguido de extracción con solvente de aceite; llevar a cabo análisis de inhibidores de tripsina, análisis próximos y pruebas de calidad de la harina de soya; y hacer comparaciones de los resultados de los procesos e identificar los mejores procesos y condiciones de procesos

Materiales y Métodos

Preparación de la soya. Los materiales extraños se separaron de los granos de soya utilizando el método de doble tamiz. Los granos limpios se colocaron en estufa a 38 °C durante 24 horas. Después de este paso, los granos fueron triturados en fragmentos grandes, descascarados, colocados en el horno a 55 °C durante 20 minutos y molidos en polvo utilizando un molino de martillo (Hanssen 2003).

Tratamiento térmico de muestras. La soya fue sometida a tres tratamientos de calor en condiciones variadas. Las muestras se marcaron adecuadamente y los estudios se realizaron por triplicado.

Vapor. Para cada ejecución, 50 g de polvo de soya fueron esparcidos en la criba de la vaporera. La soya se calentó por conducción directa durante un período de 10, 12, 15 y 18 minutos usando vapor a una temperatura de 105 °C. La torta se enfrió y se secó (Gilbert et al. 2000).

Autoclave. En este estudio, se realizaron cuatro tandas de autoclave durante un período de 20, 30, 40 y 50 minutos, respectivamente. Para cada uno de los experimentos, se envolvieron 50 g de polvo de soya en polietileno duro y se cocieron en una autoclave a 121 ºC y 15 psi. Las muestras tratadas en autoclave se mantuvieron en condiciones secas y frescas (Herrman 2001).

Tostado. En este estudio, se esparcieron 50 g de polvo de soya en capa fina en una bandeja y se colocaron en el horno. Se realizaron cuatro ejecuciones de tostado y el horno se hizo funcionar a 120 ºC durante 5 minutos, a 130 ºC durante 7 minutos, a 135 ºC durante 8 minutos y a 140 ºC durante 9 minutos, respectivamente (Gill 2003).

Desgrase de la harina de soya. Cada muestra del polvo de soya tratado al vapor, tratado en autoclave y tostado fue desgrasada usando el extractor Soxhlet. Se usó N-hexano como disolvente y se calentó suavemente durante 3 horas. Al final de cada ejecución, la torta desengrasada se retiró, se eliminó el solvente mediante secado en horno a 37 ºC. El aceite extraído junto con el hexano se hirvió para eliminar el hexano y se calculó el porcentaje de aceite extraído (Herrman 2001).

Métodos analíticos. Se analizaron los efectos de los tratamientos térmicos en la disponibilidad de nutrientes, la calidad de la proteína y la actividad de tripsina en la harina de soya.

Análisis del inhibidor de tripsina. 2 g de cada uno de los polvos de soya tratados se homogenizaron con 12 mL de tampón de fosfato. Las mezclas se centrifugaron y se tomaron alícuotas para estudiar su actividad inhibidora. Para cada uno de los estudios de la actividad inhibidora, se mezclaron 0.1 mL de alícuota de soya con 0.1 mL de 1 mg/mL de solución de tripsina. Esto se dejó reposar a 0 °C durante 10 minutos antes de que se añadieran 0.3 mL de caseína al 2 %. La mezcla se incubó en baño de agua durante 20 min a 37 °C. La reacción se detuvo y la caseína no digerida se precipitó mediante la adición de 0.5 mL de ácido percloruro 2.9 M (Iwamoto y Abiko 1970). La caseína no digerida, los fragmentos inhibidores más grandes y la proteína enzimática se eliminaron mediante centrifugación durante 5 minutos. Además de las muestras de prueba, se realizaron dos experimentos de control simultáneamente. El experimento de control 1 se realizó sin la adición de ningún inhibidor y el experimento de control 2 se realizó solo con caseína. Las cantidades de inhibidores solubles en el sobrenadante ácido se estimaron usando el método de Lowry et al. (1951). Las absorbancias del sobrenadante claro se midieron usando un espectrofotómetro UV (Camspec y Modelo M201) y el porcentaje de inhibición se calculó usando la siguiente ecuación:

Donde, el blanco 1 es el control sin la adición de ningún inhibidor y el blanco 2 es el control con caseína solamente.

Análisis proximal. El contenido de humedad de la harina de soya tratada se determinó de acuerdo con el método oficial AOAC (2010) y se expresó como un porcentaje del peso total de la muestra original. La proteína bruta de la soya se estimó utilizando el método Kjeldahl, el contenido de nitrógeno de la muestra digerida se determinó utilizando el analizador automático de nitrógeno Kjeldahl (Foss modelo 2300) y el porcentaje de proteína bruta se estimó a partir del contenido de nitrógeno como se informó anteriormente por van Eys et al. (2004). La fibra bruta de la harina de soya se determinó utilizando el método descrito por el método oficial AOAC (2010). El extracto de éter se determinó mediante el procedimiento descrito por van Eys et al. (2004). El índice de ureasa se determinó mediante el método descrito por AOCS (1993). La solubilidad de la proteína en KOH se determinó usando el método previamente informado (Araba y Dale 1990). Para determinar el índice de dispersabilidad proteica (IDP), el contenido de nitrógeno de la muestra de harina de soya se analizó utilizando el método Kjeldahl y se expresó como porcentaje del contenido original de proteína de soya de la muestra que se dispersó en agua (ASA 2005).

Análisis estadístico. Los resultados obtenidos del laboratorio se sometieron a análisis estadístico con IBM SPSS Statistics 23. Se realizó ANOVA a los valores y las medias se separaron utilizando la prueba de rango múltiple de Duncan (DMRT). Las muestras fueron hechas por triplicado.

Resultados y Discusión

La tabla 1 reveló que para P <0.05, hay una diferencia significativa en los valores promedio de tripsina. Los resultados generalmente mostraron la acción del calor para desnaturalizar el inhibidor de la tripsina. La absorbancia es una medida de actividad. Para P <0.05, se observó que la actividad inhibidora más alta de 3.54 mg/g ocurrió en los granos tostados a 120 °C durante 5 minutos. Esto podría ser el resultado de la baja temperatura de tostado y su corto tiempo de tostado. Además, al nivel significativo establecido en 5%, la harina de soya procesada con vapor a 105ºC durante 18 minutos dio el mejor resultado con una actividad inhibidora de 1.20 mg/g. Los granos no tratados dieron una actividad de tripsina muy alta de 6.01 mg/g. El tostado a bajas temperaturas (120 °C - 135 °C) durante corto período (5min - 8min) es inadecuado para desnaturalizar suficientemente el inhibidor de la tripsina en la soya para obtener HS con inhibidor de la tripsina entre 1.75 - 2.50 mg/g que se toma como seguro (NOPA 2011). Sin embargo, para la conservación de los contenidos nutricionales de HS, especialmente, el contenido de proteína, el calentamiento prolongado y la alta temperatura de calentamiento no son convenientes debido a que el calor excesivo desnaturaliza la proteína.

Los resultados del análisis proximal se muestran en la tabla 2. Los datos presentados se analizaron estadísticamente con ANOVA y la media se separó mediante DMRT. El nivel de significación se estableció en 5%. El resultado reveló que para P <0.05, había diferencia significativa en los valores medios de contenido de humedad, contenido de ceniza, fibra cruda, proteína cruda y extracto de éter.

El resultado del análisis estadístico mostró que el contenido de humedad de la harina de soya para todos los procesos arrojó buenos resultados que podrían mejorar el almacenamiento prolongado sin crecimiento de moho. El tratamiento con vapor tuvo un efecto significativamente mayor sobre el contenido de humedad de HS que podría ser el resultado de la introducción de vapor de agua. El contenido de humedad que es un índice de la actividad del agua también se usa como medida de estabilidad (Alagbaoso et al. 2015) y la susceptibilidad a la contaminación microbiana (Rawat 2015), lo que indica que todas las muestras tratadas térmicamente pueden mantenerse durante un período prolongado sin deterioro, ya que su contenido de humedad fue significativamente bajo. El mayor contenido de humedad de 4 % se registró para el proceso de vapor que se considera bajo y lo suficientemente bueno para una larga vida útil. El contenido de humedad más bajo se registró para el proceso de tostado con un contenido de humedad del 1 % el cual mostró que había una cantidad muy pequeña de humedad.

Table 1 Trypsin inhibitor activity 

abcdefghValues having different superscripts are significantly different (p<0.05). The data presented in the table are mean of the triplicate determination ± standard deviation

Table 2 Proximate analysis 

abcdefValues in the same column having different superscripts are significantly different (p<0.05). The data presented in the table are mean of the triplicate determination ± standard deviation

Además, en P <0.05, se observó que todos los procesos dieron buenos resultados para el contenido de cenizas. El valor más alto de 5.5 % se obtuvo para el proceso en autoclave y el más bajo de 3.5 % para el proceso de vapor. El valor de 5.5 % para el proceso en autoclave no se considera peligroso para la alimentación de pollos. El contenido de ceniza es un indicador del contenido mineral y el tipo de mineral en cualquier muestra (Enwereuzoh et al. 2015). Los resultados mostraron que las muestras tratadas en autoclave tenían un contenido de cenizas significativamente mayor (P <0.05), lo que indica que puede tener más contenido mineral que los otros dos métodos de tratamiento térmico, aunque todas las muestras tratadas tenían un contenido de cenizas razonable.

La fibra cruda de la harina de soya para todos los procesos mostró consistencia. El valor más alto de 4.4% se obtuvo para el proceso de vapor y el proceso en autoclave y el valor más bajo de 3.8 % se obtuvo para el proceso de tostado. Se ha demostrado que la fibra tiene algún efecto fisiológico en el tracto gastrointestinal y una alimentación baja en fibra no es conveniente, ya que puede causar estreñimiento (Zhang et al. 2013). El resultado del tratamiento con vapor mostró un aumento significativo en el contenido de fibra cruda de la harina de soya (P≥0.05). La fibra cruda en las muestras tostadas fue similar a la de la muestra no tratada.

El análisis de proteína cruda mostró que todos los procesos fueron capaces de dar el buen rendimiento requerido para la producción de alimento para pollos. Los granos crudos (sin aplicación de calor) dieron 44.60 % de contenido de proteína cruda. El proceso de tostado a 120 °C durante 5 minutos dio 40.58 % que podría ser resultado del bajo calor aplicado en el tostador. El valor más bajo de 39.38 % se obtuvo para el proceso de vapor realizado a 105 °C durante 18 minutos, lo que es aceptable y se considera normal para la producción de alimentos para pollos.

El análisis de extracto etereo mostró que se rompieron más células de aceite en algunos procesos que en otros y, en consecuencia, se liberó más aceite en tales procesos. El mayor porcentaje de aceite extraído (22,8%) se obtuvo del proceso de vapor y esto se debe a que se rompieron más células de aceite en este proceso. Sorprendentemente, se observó mayor variación en el proceso de autoclave y el porcentaje más bajo de aceite extraído (18.6 %) fue para el proceso de autoclave.

En comparación con las especificaciones de NOPA (NOPA 2011) que recomienda un contenido máximo de humedad de 12%; contenido mínimo de proteína de 44% y 47,5-49% para la HS extraída y descascarada con solvente, respectivamente; contenido mínimo de grasa de 0.5 %; fibra bruta máxima de 7 % y 3.3- 3.5 % para HS extraída con solvente y HS descascarada, respectivamente; y el contenido de ceniza de menos de 7.5 %, el resultado del análisis proximal de toda la HS producida por los procesos descritos en este estudio puede considerarse bueno. La mínima diferencia entre el contenido de proteína de la HS de este estudio y la recomendación de NOPA puede ser el resultado del tratamiento térmico dado a la HS durante la extracción del aceite con solvente. La mínima diferencia con la recomendación de la proteína NOPA puede considerarse una compensación necesaria para obtener HS con un inhibidor de la tripsina suficientemente bajo.

Los resultados del análisis estadístico de las pruebas de calidad se presentan en la tabla 3. ANOVA se realizó con la media y la DMRT se utilizó para separar los promedios y el nivel de significación se estableció en P <0.05. El resultado reveló que en P <0.05, hubo diferencias significativas en los valores del índice de actividad de la ureasa, la solubilidad de la proteína en KOH y el índice de dispersabilidad de la proteína (IDP). El resultado mostró que para P <0,05, el índice de actividad de ureasa estaba en el nivel más alto de 2.07 para los granos procesados por el tostado a 120 °C durante 5 minutos.

Table 3 Quality test 

abcdefValues in the same column having different superscripts are significantly different (p<0.05). The data presented in the table are mean of the triplicate determination ± standard deviation.

El valor más bajo de ureasa de 0.11 se obtuvo para los granos procesados por vapor a 105 ºC durante 18 minutos. En comparación con la prescripción estándar de 0,01 - 0,35 pH aumento de la unidad (NOPA, 2011), se observó que el proceso de vapor dio los mejores resultados, seguido por el proceso en autoclave. El proceso de tostado no produjo buenos resultados. Los granos sin tratar dieron el valor más alto del índice de actividad de ureasa de 2.11 para P <0.05.

La idoneidad del procesamiento se estima mediante la solubilidad de la proteína en la solución de KOH (Căpriţă et al. 2010). Las HS con solubilidades de KOH entre 70 y 85 % se consideran adecuadamente procesadas térmicamente (van Eys et al. 2004). La prueba de solubilidad de la proteína en KOH cuando se evaluó estadísticamente para P<0.05 usando Anova mostró que la harina de soya procesada en autoclave a los 40 minutos y 50 minutos de procesamiento tuvo un tratamiento térmico adecuado con solubilidades de 72.8 % y 73.1 %, respectivamente. Los resultados obtenidos para el proceso de tostado mostraron bajo procesamiento que podría ser el resultado de un calentamiento ineficiente e insuficiente del tostador. El proceso de vapor durante 15 y 18 minutos proporcionó alta solubilidad de la proteína en 70.0 % y 72.1 %, respectivamente. Los granos sin tratar dieron una solubilidad del 49.1 %.

La prueba del índice de dispersabilidad de proteínas (IDP) predice la calidad de la harina de soya con mayor precisión (Dozier y Hess, 2011). Los resultados fueron en general alentadores, con la excepción del proceso de tostado, que mostró una desviación completa de los valores de IDP entre el 15 y el 30 % de recomendaciones para la harina de soya (van Eys et al. 2004). Los granos procesados por vapor a 105 ºC durante 18 minutos mostraron el mejor resultado.

El aumento general en la solubilidad de la proteína y el índice de dispersabilidad de la proteína con el tiempo de procesamiento y la relación inversa entre la actividad de la ureasa y el tiempo de procesamiento concuerdan con los presentados por Navicha et al. (2017). En todos los casos, las temperaturas y la duración del proceso tuvieron un efecto en la calidad nutricional de la harina de soya. De los resultados presentados en las tablas 1 - 3, la HS producida por tostado tuvo la composición de proteína cruda más alta, sin embargo, la calidad de esta proteína fue la más baja usando el índice de ureasa, la solubilidad de proteína en KOH y el índice de dispersabilidad de proteína como punto de referencia, y la actividad inhibidora de tripsina también fue la más alta. Aunque la HS producida a partir del proceso en autoclave tenía mayor contenido de proteína bruta con mayor solubilidad en KOH, una desventaja importante de la HS procesada en autoclave con respecto a la HS procesada con vapor, es la mayor actividad inhibidora de tripsina de la HS procesada en autoclave. La actividad inhibidora de la HS procesada al vapor es la más baja, la HS tiene una proteína bruta dentro del rango considerado normal para las aves de corral y la solubilidad de la proteína en KOH se encuentra dentro del estándar recomendado. Con otros parámetros dentro del rango recomendado, La HS procesada a vapor puede considerarse como la mejor.

Conclusiones

Se determinó que el proceso de tratamiento con vapor fue el mejor de los tres procesos de tratamiento térmico considerados. La harina de soya tratada con vapor dio un inhibidor de tripsina bajo de 1.20 mg/g y un nivel de ureasa de 0.11. Esto muestra una adecuación del proceso de tratamiento con vapor que destruyó el inhibidor de la tripsina sin comprometer el estándar de nutrientes para producir HS de calidad para la alimentación de pollos. Además, los INDICADORES del análisis proximal mostraron que el proceso de tratamiento con vapor tuvo el mejor rendimiento.

Recomendaciones

La aplicación de los resultados de este estudio demostró que el proceso de vapor debe reemplazar el actual proceso de tostado utilizado en la producción de HS para la alimentación de pollos en Nigeria. La extracción de aceite de HS mediante prensa de tornillo o prensa hidráulica debe conservarse para la producción comercial de HS. Esto eliminará el efecto del tratamiento térmico de la HS durante la extracción con disolvente. Las implicaciones de costo para este cambio no serán excesivas. Los beneficios del cambio en la salud de las aves superan con creces las implicaciones de costos.

References

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Recibido: 23 de Noviembre de 2017; Aprobado: 17 de Mayo de 2018

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