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México - XV Congreso Bienal AMENA 2011

Composición química, constituyentes antinutricionales y fracciones de proteína de pastas de ajonjolí, soya y canola.

Publicado el: 21/2/2012
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Introducción. En México la mayoría de las dietas para cerdos se formulan con base en la combinación de sorgo o maíz con pasta de soya (PS). Como consecuencia de las presiones para satisfacer las necesidades nutrimentales de los humanos, así como el alto precio de la pasta de soya (ingrediente ampliamente utilizado en la nutrición animal), los porcicultores se ven obligados a buscar ingredientes alternativos para la alimentación de los cerdos. Además de la pasta de soya, existen otras pastas de oleaginosas ricas en energía y proteína que pueden reemplazarla, tales como la pasta de ajonjolí y la de canola. La calidad de las pastas de oleaginosas como fuentes de proteína depende de diversos factores, principalmente el método empleado en su procesamiento térmico, ya que puede alterar la pasta, generando un producto sobre o subcalentado. El sobrecalentamiento tiene un efecto negativo sobre el perfil de proteínas y la digestibilidad de los aminoácidos, y el subcalentamiento puede generar un efecto negativo en el aprovechamiento de los nutrimentos en aquellas fuentes que contienen factores antinutricionales (FAN) termolábiles, afectando negativamente el crecimiento de los animales. En la PS han sido bien establecidos los tipos de FAN que contienen, en la pasta de canola (PCA) se conoce bien la dominancia de los glucosinolatos, taninos y fitatos, y en la pasta de ajonjolí (PA) no ha sido bien establecido el tipo de FAN que contiene. El presente trabajo tuvo como objetivo evaluar la composición química, el contenido de factores antinutricionales y las fracciones proteicas de tres pastas de oleaginosas como fuentes alternas de proteína vegetal para la alimentación de cerdos.

Material y método.Se evaluaron 5 muestras de pastas de ajonjolí (PA), soya (PS) y canola (PCA) de diferentes procedencias, empleadas en la zona del bajío. Se caracterizó las pastas en cuanto a su composición química, las se molieron a través de una malla de 0.5 mm y se secaron en una estufa de recirculación de aire forzado a 60°C para determinar su contenido de materia seca. Se realizaron las determinaciones de proteína cruda (PC) por el método de Kjeldahl, cenizas y extracto etéreo (EE) (AOAC, 2002), fibra detergente neutro (FDN) (Van Soest et al., 1991), energía bruta (EB) (Bateman, 1980), perfil de aminoácidos por HPLC (Henderson et al., 2000) y por cromatografía de gases (Realini et al., 2005) se evaluó el perfil de ácidos grasos previamente extraídos en frío con metanol-cloroformo (Folch et al., 1957). En cuanto a los FAN se evaluó la actividad inhibitoria de tripsina empleando L-BAPNA como sustrato (Kakade et al., 1974, con modificaciones de Smith et al., 1980 y Stauffer, 1990); la concentración de fitatos (Gao et al., 2002 con modificación de Vaintraub y Latpeua, 1988), y fenoles totales equivalentes a ácido gálico (Singleton y Rossi, 1965). El fraccionamiento de las proteínas se realizó siguiendo el protocolo propuesto por Youssef (1998) y Vasconcelos et al. (2010). La muestra desengrasada en frío (Folch et al., 1957) se agitó durante una hora con el extractante adecuado para cada fracción y posteriormente se centrifugó a 16,000 g durante 10 minutos a 4°C, la extracción se realizó 2 veces. Las proteínas de la muestra desengrasada y de los residuo de los centrifugados se extrajeron de manera sucesiva de acuerdo a los siguientes extractantes: albúminas (solubles en agua), globulinas (solubles en soluciones de NaCl 5%), prolaminas (solubles en butanol terciario al 60% conteniendo hidrocloruro de guanidina 0.1%) y glutelinas (solubles en soluciones ácidas (HCl 0.1N) y básicas (NaOH 0.1N)). Exceptuando la fracción de albúminas, los sobrenadantes conteniendo las otras fracciones de proteínas se dializaron con agua destilada antes de liofilizarlas. A la muestra original y a las fracciones de proteína liofilizadas se les determinó la concentración de proteína por el método de Kjeldahl y por el de Bradford (1976), respectivamente. Por ser éste un estudio de caracterización química, no se efectuó un análisis de varianza de los resultados, por lo tanto se presentan los promedios y la desviación estándar de las diferentes determinaciones.

Resultados y Discusión. La composición química y el contenido de factores antinutricionales se muestran en el Cuadro 1. El contenido de proteína cruda de la PA (51.0 ± 6.9 %) y PS (49.7 ± 1.0 %) fueron bastante similares, mientras que la PCA (38.1 ± 1.3) presentó valores menores. Estos contenidos de PC entran dentro de los reportados para PA (Hossain y Jauncey, 1990; Egbekun y Ehieze, 1997; Jimoh et al., 2011), PS (Macgregor 1989; Cortés et al., 2002;) y PCA (Hickling, 2001; Parra 2003; Newkirk, 2009). El EE y la EB de la PA (11.3 ± 1.6 % y 5534 ± 796 Kcal/Kg, respectivamente) fueron superiores a los encontrados en la PS (1.4 ± 0.3 % y 4600 ± 89 Kcal/Kg, respectivamente) y PCA (1.4 ± 0.2% y 4154 ± 85 Kcal/Kg, respectivamente). Esto probablemente se debió al método de extracción, el cual en el caso de la PA fue mecánico y en las otras pastas fue mediante solventes haciendo más eficiente su extracción. En el caso de la FDN fue mayor para la PCA (31.3 ± 3.5 %) que para la PA (15.3 ± 3.1 %) y PS (12.3 ± 1.3), lo que limita su empleo en dietas para lechones. En el caso de PCA los valores de FDN reportados en la literatura varían de 20 a 35% dependiendo del origen (Hickling, 2001; Parra 2003; Newkirk, 2009). Para el caso de PA y PS los valores de FDN están en función de la presencia o ausencia de cascarilla.

En la Figura 1 se presentan los resultados del contenido de FAN en las pastas de oleaginosas. El mayor contenido de ácido fítico lo presentó la PA (4.3 ± 0.1 %) y el menor la PS (2.6 ± 0.2 %), teniendo un contenido intermedio la PCA (3.7 ± 0.3 %). Dentro de lo reportando en la literatura existe mucha variabilidad en la concentración de ácido fítico específicamente en la PA y PS, pues se han reportado concentraciones de 0.18 - 2.38 % y de 1.3 - 1.8 %, respectivamente (Hossain y Jauncey, 1990; Anderson y Wolf, 1995; Jimoh et al., 2011). Contrariamente, la PS presentó la mayor actividad inhibitoria de tripsina (AIT) (5.8 ± 1.0 mg/g), seguida de la PA (1.14 ± 0.2 mg/g) y con una menor actividad la PCA (0.3 ± 0.14 mg/g). En este FAN también existe mucha variabilidad en lo reportado en la literatura, en PA (0.15 mg/g) (Jimoh et al., 2011) y en PS (1.1 – 19 mg/g) (Anderson y Wolf, 1995). En relación al contenido de fenoles totales, la PA (0.16 ± 0.01%) mostró los menores porcentajes, la PS tuvo el doble de la concentración de la PA (0.32 ± 0.05 %) y la PCA obtuvo los porcentajes mayores de todas las pastas (0.86 ± 0.10 %), ya que su contenido de taninos reportado por Newkirk (2009) es del 1.5 %. La variabilidad en la cuantificación de FAN en las pastas de oleaginosas se debe a las técnicas empleadas en su determinación, a la variedad de la semilla, así como al tratamiento térmico aplicado para su obtención. La presencia de FAN reduce la disponibilidad biológica y la digestibilidad de uno o más nutrientes, ocasionando disminución del consumo de alimento, de la función digestiva, eficiencia productiva y respuesta inmune. Muchos de estos factores antimetabólicos pueden ser inactivados mediante una adecuada aplicación de diversos tratamientos tecnológicos (efecto mecánico, hidrotérmico y térmico) (De Lange et al., 2000; D'Mello, 2000).

El perfil de ácidos grasos de las pastas de oleaginosas se muestra en el Cuadro 2. La PS mostró una mayor proporción de ácidos grasos saturados (ácido palmítico y esteárico) (20.1± 0.6 %) que la PA y PCA (12.1 ± 0.3 y 13.5 ± 2.4 %, respectivamente), siendo el ácido palmítico el de más alta proporción (8 ± 0. 1, 15.9 ± 0.6 y 11.2 ± 0.9 % para PA, PS y PC respectivamente). Para los ácidos grasos insaturados (ácido oleico, linoleico y linolénico) las mayores proporciones las presentaron la PA y PCA (87.9 ± 0.3 y 86.5 ± 2.4 %, respectivamente), siendo los ácidos omega poliinsaturados linoleico y linolénico los de mayor proporción en la PS y PCA, mientras que para la PA fueron el ácido graso oleico y el linoleico. Los perfiles reportados en la literatura indican diferencias pequeñas en relación a los presentes resultados en cuanto a la PA y PS (Kim et al., 2006; Hiremath et al., 2007; Uzun et al., 2007; Ünal y Yalçin, 2008); sin embargo, para la PCA Downey (1990), Muñoz et al. (2002) y Newkirk (2009), reportaron valores menores para el ácido palmítico (4.7 %), esteárico (1.8 %) y linoleico (20 - 21 %), y valores mayores para oleico (63 %) y linolénico (8.6 - 12 %).

En cuanto al contenido de aminoácidos esenciales (Cuadro 3), la PA sobresale de la PS en un mayor contenido de aminoácidos azufrados y arginina. La PS supera a la PA en el contenido de lisina y la PCA muestra valores intermedios de lisina y muy bajos de arginina y metionina, datos muy similares a los reportados en la literatura (Hossain y Jauncey, 1990; Rojo et al., 2001; Cortés et al., 2002; Newkirk, 2009). El alto contenido de aminoácidos azufrados, conjuntamente con el de arginina en la PA representa una ventaja de esta fuente proteica, ya que este último se ha considerado un aminoácido esencial, pues estimula la síntesis de arginina endógena y mejora la función inmune, el crecimiento y el desarrollo intestinal de los cerdos en la fase fetal, en los neonatos y en el periodo posdestete (Huang et al., 2011; Wu et al., 2007; Zhan et al., 2008).

En relación al tipo de proteínas que conforman la proteína total de las pastas (Figura 2), se encontró que las glutelinas básicas forman la mayor parte de la proteína de las tres (PA 62.7 ± 8.6, PS 79.7 ± 5.2 y PCA 59.7 ± 4.3 %), en segundo lugar las globulinas (33.4 ± 8.1 %) para la PA y las albúminas (11.1 ± 3.5 y 23.0 ± 2.1 %) para la PS y PCA, respectivamente. Para todas las pastas la proporción de prolaminas y glutelinas ácidas fue bajo (0.3 a 1.4 %) con respecto a las fracciones de proteína anteriormente señaladas.

Las mayores eficiencias de extracción de proteína fueron para la PA y PS (98.9 ± 0.0 y 89.5 ± 5.3 %, respectivamente), mientras que para la PCA fue de casi la mitad (52.4 ± 4.6 %). Tan et al. (2011) mencionan que los procesos de extracción de aceites en las semillas oleaginosas provoca una disminución en la solubilidad de la proteína en agua y en sales diluidas, lo cual está asociado a un decremento en el contenido de FAN de origen proteico. En este  estudio se obtuvieron porcentajes menores de albúminas y globulinas que de glutelinas básicas, así como valores bajos de Actividad inhibitoria de tripsina (AIT), lo que pudiera promover una mayor digestibilidad de la proteína, ya que para el caso de la semilla entera de soya la AIT es de alrededor de 114 mg/g. Algunos autores refieren que las altas temperaturas empleadas en la extracción del aceite de semillas oleaginosas, provocan una  isminución en la eficiencia de extracción de las proteínas (caso de la canola), así como de su desnaturalización, provocando un incremento en la fracción de glutelinas básicas y un decremento en las fracciones de albúminas y globulinas (L’Hocine et al., 2007; Orruño y Morgan, 2007; Tan et al. 2011). Asimismo existen otros factores que influyen en la eficiencia de extracción de proteínas tales como: el tamaño de partícula de la pasta, la fuerza de agitación, la relación pasta-disolvente, el número de extracciones por etapa, el estado fisiológico de la semilla, así como la familia y variedad a la que pertenece la semilla de dónde provino la pasta.

Conclusiones. La composición química de las pastas mostró una mayor variación en los niveles de PC, EE, FDN, EB, arginina, lisina y metionina. El ácido esteárico tuvo la menor variación entre las pastas, mientras que el linolénico (ω 3) se presentó en niveles deficientes en la PA en comparación con el contenido en las demás. Entre las fracciones de proteína extraídas, las glutelinas alcalinas fueron las de mayor proporción en las 3 pastas estudiadas. El FAN dominante en la PA fue el ácido fítico, en la PS la AIT y en la PCA los fenoles totales. 

Implicaciones. El mayor conocimiento sobre la variabilidad en la composición, propiedades funcionales y nutrimentales de los componentes proteínicos de las fuentes proteicas vegetales, permitirá un mejor aprovechamiento de las mismas, mediante su incorporación en niveles adecuados en dietas balanceadas para cerdos en sus diferentes etapas productivas. Esto es de suma importancia, ya que en el mercado existen muchos productos denominados PA donde no se especifica claramente el proceso y las partes de la semilla que fueron retiradas antes de la extracción de aceite: tostado a diferentes temperaturas y tiempos que alteran la composición química y la calidad proteica. Al ser las pastas productos de la industrialización para la extracción de aceites de las semillas de oleaginosas, el procesamiento puede provocar ciertos cambios en la composición química de éstas; algunos benéficos como lo es la reducción de FAN y el incremento en la concentración de proteína cruda, y otros no tan benéficos para el animal, como la reducción en el contenido energético, la disminución en la proporción de albúminas y globulinas y el incremento de las glutelinas básicas.

Referencias. Huang L et al. 2011. African J. Biotechnol. 10:7915-7925; Jimoh W et al. 2011. EJEAFChe, 10: 1858-1864; Tan S et al. 2011. Food Research Int. 44:1075-1082; Vaintraub I et al. 1988. Analytical Biochemistry 15:227-230; Vasconcelos I et al. 2010. J. Food Composition & Analysis 23:54-60.

 
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