Evaluación del residual proteico de destilería deshidratado (RPDD) en Costa Rica. I Parte: características químicas y biológicas

En Costa Rica y en gran parte de los países latinoamericanos, los sistemas de alimentación de cerdos más difundidos, se basan en el uso de alimentos balanceados secos en forma de harina. Un gran porcentaje de las materias primas son importadas y representa entre un 58 a un 85% de los costos totales de producción para la carne de cerdo (SEPSA-FAO 2006). La utilización de los alimentos convencionales para la alimentación porcina se ha vuelto insostenible debido a los precios que estos alimentos alcanzan en el mercado mundial, por la alta demanda para el consumo, su uso para la obtención de agro combustibles y la especulación financiera (Pérez et al. 2008; Lezcano et al. 2010). Valdivié et al. (2011) recomiendan el uso de diferentes fuentes de energía en la alimentación de cerdos como la yuca, la batata, el banano, subproductos de arroz y la caña de azúcar.

Algunos ejemplos de fuentes de proteína son los residuos de la pesca, residuos de cervecería. También se puede producir proteína unicelular a partir de desechos industriales como vinaza y aguas de los beneficios de café (Piloto et al. 2009). Las vinazas de destilería de alcohol se encuentran entre los residuales orgánicos de mayor efecto contaminante sobre la flora y la fauna del planeta. Después del fertirriego una alternativa ha sido su utilización en la alimentación animal (Lezcano y Mora 2005).

En Costa Rica existen dos destilerías que producen alrededor de 42 millones de litros de alcohol (Chaves 2003). Sólo el Central Azucarero Tempisque (CATSA), genera una producción equivalente a 3,2 millones de L/día de vinaza, Con una alta carga contaminante(Odio 2005). El objetivo del presente trabajo fue determinar las características químico-físicas y biológicas del residual proteico de destilería deshidratado que puede producirse en las destilerías de Costa Rica 

 

Este trabajo se desarrolló en el central azucarero Tempisque (CATSA), ubicado en Liberia de Guanacaste, provincia en el norte de Costa Rica. Se encuentra a una altura de 24 msnm, con las coordenadas LAT: 10°30’54” N, LONG: 85°33’45” O. Los datos climatológicos del área experimental muestran una temperatura media de 26,8 °Cy humedad relativa igual a 75,0%. A diferencia de otros centrales azucareras, no se separa la crema que contiene levaduras (Saccharomyces cerevisiae) del mosto mediante centrifugación antes de entrar en las torres de destilación. El central tiene una producción de 10,87 L de vinaza/L de alcohol (Orlich 2010). La vinaza fue extraída del canal que proviene de la destilería con destino a las lagunas de recepción. Se depositó en un tanque de 5000 litros. Se utilizó para la separación de la crema y obtener el RPDD la metodología descrita por Alpizar (2010). Este proceso fue el siguiente: la vinaza contenida en el tanque de 5000 L se dejó reposar por 72 horas para que sedimentara. El líquido sobrenadante se extrajo por decantación. La parte más densa (crema) se depositó en tanques de 200 L. Se dejó en reposo, de nuevo, por 48 horas para eliminar el líquido sobrenadante. La crema se puso a secar al sol sobre un plástico negro colocado en un terreno plano, por 10 horas, se realizaron movimientos del material para uniformar el secado cada una hora. Se pasó la crema seca por un molino para uniformar el tamaño de las partículas. El producto se empacó en bolsas de polietileno de 40 kg y se almacenó en un lugar oscuro y fresco. Se tomaron 250 g de muestra de cada saco (10 en total) bajo un diseño totalmente al azar y cumpliendo lo recomendado por Tejada (1992). Se unieron todas las submuestras y se extrajeron 700g para los análisis correspondientes: pH con potenciómetro Hanna(NC 1981).

Para el análisis bromatológico las muestras se enviaron a tres laboratorios: Centro de Investigación de Nutrición Animal (CINA) de la Universidad de Costa Rica, Instituto de Ciencia Animal (ICA), la Habana, Cuba y Laboratorio Químico de la Estación Experimental de Agricultura (ESCL) de la Universidad de Missouri en EUA. Se utilizaron las técnicas descritas por la AOAC (2001)para materia seca (MS), cenizas (CEN), proteína bruta (PB), extracto etéreo (EE), fibra bruta (FB) y extracto libre de nitrógeno (ELN). Los minerales (Calcio, Fósforo, Azufre, Sodio, Hierro y Potasio) se determinaron por espectrofotometría de absorción atómica Perkin Elmer. La energía digestible (ED) se estimó a partir de la ecuación planteada por elNRC (1998): ED = 4151 – (122 x % cenizas) + (23 x % PB) + (38 x % EE) – (64 x % FC)R2 = 0,89

Se realizó un perfil de aminoácidos y una determinación de la Lisina disponible según métodos de AOAC (2006), tanto al RPDD como a una muestra patrón de soya. La determinación del triptófano se realizó según la AOAC (1995), a partir de hidrólisis con NaOH con ajuste de pH y centrifugación, seguido por análisis en un analizador de aminoácidos modelo Alpha plus.El perfil de azucares libres (glucosa, fructosa, sucrosa, lactosa, maltosa) se llevó a cabo en ESCL según Churms (1982) y Kakehi y Honda (1989). La cuantificación de manosa y glucosa, se realizó mediante el siguiente procedimiento:

a) Extracción: Después de hidrolizada la muestra, se realizó la extracción según Folch (1998) con una mezcla de cloroformo y metanol en la proporción (2:1)

b) Precipitación: Con el objetivo de eliminar posibles polisacáridos y proteínas en la muestra, se realizó una precipitación utilizando una solución de etanol al 75 %.

c) Purificación: La solución resultante se hizo pasar por una columna cromatográfica.  

d) Cuantificación de oligosacáridos por el método de fenol/sulfúrico.

e) Separación e identificación de monosacáridos. Se aplicó una hidrólisis total para luego, a través de cromatografía gaseosa, separar e identificar los monosacáridos.  

La determinación de la concentración de levaduras se realizó en el laboratorio Labiclin, de San José, Costa Rica. El recuento de células de levadura se realizó en Cámara de Neubauer (improoved). Para determinar la viabilidad de las levaduras se  realizaron cultivos en placa petri con el medio de cultivo Saburaud, duración de cinco días en condiciones aeróbicas a una temperatura de 25 °C, de acuerdo a la metodología planteada por Food and Drug (1969).Un proceso similar se desarrolló en el laboratorio de microbiología de la Dirección de Higiene y Epidemiología del municipio Bayamo, provincia de  Granma, Cuba. 

 

A partir de los 10 000 L de vinaza que se utilizaron en el experimento se lograron obtener 450 kg de RPDD. Al respecto Lezcano y Castañeda (2002) plantearon que la recolección teórica de crema de levadura Saccharomyces alcanza hasta 2 kg del producto seco/hectolitro de alcohol, aunque en la práctica se pueden obtener entre un 5 y 10 %. Con la doble sedimentación y decantación se evitó que, al exponer la crema al sol, existiera líquido efluente, logrando una materia seca superior a 90% a las 10 h. Según Otero et al. (20l2) el pH de la vinaza depende de la materia prima que se fermente, si es melaza o jugo de caña, y reportaron valores de 4,6 y 4,1 respectivamente. Para la vinaza utilizada, el pH fue de 4,5. En el caso del RPDD el valor de pH que se alcanzó fue de 4,9. Al determinar la concentración y viabilidad de las levaduras contenidas en el RPDD se comprobó que la concentración fue de 10,8 x 108 células/g.

En los cultivos realizados en agar Saboroud, no se encontraron unidades formadoras de colonias, lo cual se atribuye a que en el proceso de obtención del alcohol, las vinazas abandonan la columna de destilación con una temperatura de 85°C (Perera 2009) y que durante la deshidratación dela crema es expuesta durante varias horas al sol. La tabla 1 muestra los resultados de la caracterización química del RPDD, se puede resaltar el alto contenido de cenizas, caracterizada por niveles elevados de calcio y fósforo, lo que coincide con el reporte de Hidalgo et al. (2010).

La diferencia significativa en algunos indicadores pudo deberse al manejo de las muestras y la forma de valoración de las mismas por cada laboratorio. Con relación a la PB Piloto et al. (2009) reportaron un contenido entre 35 a 40% para la levadura torula sobre vinaza, sin embargo, para los residuos de las destilerías de alcohol, que contienen la levadura Saccharomyces cerevisiae, Lezcano et al. (1994) encontraron valores de proteína de 19,8%. El contenido de ED del RPDD fue de 8,37 MJ/kg, valor inferior al de la levadura de destilería purificada que reportó Rostagno (2011), pero superior a la crema de levadura torula que estudiaron Mederos et al. (2009). El perfil de aminoácidos del RPDD se muestra en la tabla 2.  

A pesar de la diferencia significativa con relación a la soya, el contenido de lisina es mayor a los DDGS (Morales y Valdivié 2011) y coincide con el reporte de Alberto et al. (2011) al estudiar la vinaza para la alimentación de  cerdos. El perfil de azucares mostró un 0,44% de glucosa, 0,88% de fructosa, 0,10% de sucrosa y 0% de lactosa y maltosa, lo cual indica que el RPDD es una materia prima que puede ser digerida con facilidad en el intestino delgado de los cerdos.