HARINAS DE SOJA Y LA PROBLEMÁTICA DEL USO DE ECUACIONES DE PREDICCIÓN DE SU CONTENIDO ENERGÉTICO
27 Ene 2022
Evaluación del contenido energético de las harinas de soja en base a su composición química y calidad nutricional. Problemática del uso de ecuaciones de predicción. Parte 2
El objetivo de esta segunda parte es proponer una nueva ecuación, basada en la ecuación WPSA (1989), pero modificando los coeficientes utilizados para los diversos componentes a fin de mejorar la precisión en formulación de piensos para avicultura.
La variabilidad en el contenido energético para aves de la harinas de soja (HS), en base a propuestas de Instituciones científicas (NRC, 1994; NARO, 2009;RPRI, 2014; Rostagno et al., 2017; INRA, 2021; CVB, 2019; FEDNA, 2019; Premier Atlas, 2019; Feedipedia, 2020) es excesivamente alta. Por ello, es frecuente utilizar ecuaciones (WPSA, 1989; Alvarenga et al., 2015; Rostagno et al., 2017; CVB, 2019; FEDNA, 2019; Tangendjaja, 2020) a fin de mejorar la predicción. Sin embargo, los valores que se obtienen al utilizar estas ecuaciones son igualmente variables, por lo que el problema no se resuelve.
- el contenido en proteína bruta (PB)
- extracto etéreo (EE)
- fibra bruta (FB)
- extractivos libres de nitrógeno (ELN)
Por tanto, estas ecuaciones no contemplan posibles diferencias entre partidas en relación con la digestibilidad de la proteína o la composición de la fracción carbohidratos (CH) (Ravindran et al., 2014; Ibáñez et al., 2020; Mateos et al., 2020).
De hecho, el contenido energético de las HS depende fundamentalmente del contenido en proteína digestible (Thakur and Hurburgh, 2007; Serrano et al., 2012), seguido del contenido en sacarosa y almidón (Karr-Lilienthal et al., 2015; Mateos et al., 2019) y por último, de la cantidad y calidad del extracto etéreo (Bolton, 1957).
En la primera parte de este trabajo (que salió en la revista aviNews Agosto 2021) se presentaron una serie de argumentos que justificaban la variabilidad observada en el contenido en EMA n de la
HS al aplicar las diferentes ecuaciones de predicción.
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El objetivo de esta segunda parte es proponer una nueva ecuación, basada en la ecuación WPSA (1989), pero modificando los coeficientes utilizados para los diversos componentes a fin de mejorar la precisión en formulación de piensos para avicultura.
Metodología
La ecuación original propuesta por la WPSA (1989), ampliamente utilizada en avicultura, estima la EMAn de la HS en base a la siguiente ecuación:
EMA n (kcal/kg) = 37,5 × PB + 46,4 × EE + 14,9 × ELN
Donde :
- los componentes se presentan en porcentaje
- la digestibilidad de la PB se estima en 87% para todas las HS, independientemente de la calidad del haba original y de las condiciones del proceso de extracción del aceite
- el EE corresponde a extracto etéreo sin hidrólisis previa con HCl
- el término ELN representa la fracción extractiva libre de nitrógeno (N) del ingrediente
En este estudio proponemos un nuevo modelo de predicción que resulta de modificar los coeficientes de los principios nutricionales propuestos por la WPSA en base a publicaciones científicas de valor contrastado, publicadas en los últimos 30 años. En esta nueva ecuación (UPM 2021) se modifican los coeficientes utilizados en la ecuación original de WPSA (1989) en base a los siguientes criterios:
Fracción proteica
La ecuación WPSA (1989) estima el aporte energético de la fracción proteica de la HS en base a su contenido en N (PB = N × 6,25) exclusivamente y asume un valor de 0,87 para el coeficiente de digestibilidad fecal de la proteína (dPB ), independientemente de la calidad del haba original y de las características físico-químicas de la HS utilizada.
Sin embargo, factores tales como las condiciones agronómicas y climáticas durante el crecimiento y la recolección de las habas, el almacenamiento en granja, las condiciones aplicadas durante el proceso de extracción del aceite y el país de origen del haba afectan a la calidad de la proteína y por tanto, a su digestibilidad (Thakur y Hurburgh, 2007; de Coca-Sinova et al., 2008; Frikha et al., 2012; Serrano et al., 2013).
En base a estas apreciaciones, la ecuación “UPM 2021" modifica el coeficiente utilizado por WPSA (1989) para valorar el aporte energético de la proteína, basado exclusivamente en el contenido en N, por un nuevo coeficiente en términos digestibles (PB dig). Los cálculos usados en este proceso se detallan a continuación.
A) Ecuación de predicción WPSA (1989): 37,5 kcal × PB = 43,1 kcal × PB dig donde se utiliza un coeficiente d PB de 0,87.
B) Ecuación de predicción “UPM 2021”: 43,1 kcal × PB × dPB
donde
- todos los valores se presentan en porcentaje en base a un 88% de MS
- d PB es el coeficiente de digestibilidad de la PB de la muestra en estudio. En la práctica, caso de ser necesario, el valor d PB se puede estimar en base a datos vía NIRS proporcionados por diversas instituciones y empresas del sector. En su caso, y por defecto, el valor se puede estimar a partir de parámetros de calidad de la proteína, tales como valor PCI (AMINODat 6.0, 2021) o solubilidad en KOH (Frikha et al., 2012).
Fracción lipídica
El contenido en grasa de la HS depende en gran medida del procedimiento laboratorial utilizado. A este particular, la WPSA (1989) utiliza la extracción directa del aceite con éter de petróleo o éter etílico.
Sin embargo, hoy día se considera que la hidrólisis previa de la muestra con HCl mejora la precisión ya que permite incluir dentro de este componente aquellos lípidos que son difíciles de extraer, bien por estar encapsulados o por formar complejos con la fracción fibra u otros componentes del ingrediente (Reglamento CE 152/2009).
Por tanto, la ecuación “UPM 2021” estima la contribución de la fracción lipídica al contenido energético de la HS utilizando hidrólisis ácida previa (EEh ) en sustitución del valor EE de la ecuación WPSA (1989) original.
El coeficiente de digestibilidad (CD) del EE (o EEh ) de las HS depende de su composición, incluyendo la posible incorporación de gomas (en gran medida fosfolípidos) o aceites residuales obtenidos durante el procesado del haba. Posiblemente, estas diferencias en composición de la grasa residual presente en la HS, explican parte de la variabilidad en los CD propuestos por los diferentes autores (Tabla 1).
Tabla 1. Digestibilidad (%) del extracto etéreo de la harina de soja según fuentes1. El valor propuesto en base a este estudio es de 60%, a sabiendas de que aumenta cuanto mayor es el porcentaje de grasa de la muestra
A este particular, la ecuación de la WPSA (1989) asume un CD del EE de 0,50 mientras que otros autores e instituciones (Fraps, 1928; Bolton, 1957; FEDNA, 2019) proponen valores superiores a 0,70. En base a estos criterios, la ecuación ”UPM 2021" modifica el CD a utilizar en la valoración energética del EE h según WPSA (1989) por un nuevo coeficiente intermedio (0,60) basado en publicaciones científicas (Fraps, 1928; Bolton, 1957; CVB, 2019; AMINODat 6.0, 2021).
La contribución de la fracción lipídica al valor energético de la HS se modifica según se detalla a continuación:
A) Ecuación de predicción WPSA (1989): 46,4 kcal × EE = 92,8 kcal × EE dig
donde el coeficiente d EE equivale a 0,50.
B) Ecuación de predicción “UPM 2021”: 92,8 kcal × EE h × d EEh = 92,8 kcal × EE h × 0,60 = 55,7 kcal × EEh
donde
- todos los valores se presentan en porcentaje en base a un 88% de MS, b) EE dig y EE h dig se corresponden con los contenidos en EE y EEh en términos digestibles y c) d EE y d EEh son los coeficientes de digestibilidad para el EE y EEh , respectivamente.
Fracción extractivos libres de nitrógeno
La fracción ELN incluye todos aquellos componentes de la HS distintos a la humedad, PB, cenizas, EE y FB. Por tanto, esta fracción, que se obtiene por diferencia, está expuesta a numerosos errores, incluidos aquellos ocasionados en el laboratorio.
Además, la fracción ELN homogeniza y no diferencia el contenido energético de componentes de naturaleza muy variable (Bach Knudsen et al., 1997; Choct et al., 2010; Mateos et al., 2019) dando el mismo valor a polisacáridos no amiláceos (pectinas, hemicelulosas y celulosa), oligosacáridos no digestibles pero fermentables (estaquiosa, rafinosa y verbascosa) y componentes muy digestibles, tales como azúcares (principalmente sacarosa), almidón y pequeñas cantidades de ácidos orgánicos de naturaleza variable que pueden aportar cantidades medibles de energía (Yazdi-Samadi et al.,1977; Coon et al., 1990; Carré et al., 1995).
Para los ELN, la ecuación propuesta por la WPSA (1989) propone un CD medio (dELN ) de 0,36, obviando las notables diferencias en la composición de la fracción CH en función de la muestra y el origen de la HS (García-Rebollar et al., 2016;Ibáñez et al., 2020; Aguirre et al., 2021).
Dada esta variabilidad, asumir un valor energético medio para el conjunto de la fracción ELN, tal y como recomienda la WPSA (1989), podría no ser aconsejable.
De hecho, la ecuación “UPM 2021" distingue cuatro subcomponentes principales dentro de la fracción ELN: almidón, sacarosa, oligosacáridos (estaquiosa, rafinosa y verbascosa) y “otros”, cada uno de ellos con su respectivo CD (d ALM, dSAC , d Oligo y dOtros , respectivamente).
El grupo definido como "otros" incluye aquellos componentes de los ELN no incluidos en las fracciones anteriormente indicadas y está compuesto, casi en su totalidad, por celulosa, hemicelulosa y pectinas cuyo valor energético es muy reducido.
Basándonos en estas informaciones, se propone introducir el siguiente cambio en la ecuación WPSA (1989).
A) Ecuación de predicción WPSA (1989): 14,9 kcal × ELN = 41,4 kcal × ELN dig
donde se utiliza un coeficiente d ELN de 0,36.
B) Ecuación de predicción “UPM 2021”: 41,4 kcal × (ALM × d ALM + SAC × d SAC + Oligosacáridos × d Oligo + Otros × dOtros )
donde
a) todos los valores se presentan en porcentaje en base a un 88% de MS,
b) ALM es el contenido en almidón determinado por el método de la amilo-glucosidasa, c) SAC es el contenido en sacarosa y d) dELN , dALM , dSAC , dOligo y d Otros son los coeficientes de digestibilidad de las fracciones ELN, almidón, sacarosa, oligosacáridos y resto de CH, respectivamente.
A considerar que el contenido en almidón de las HS está en torno al 0.7%
(Karr-Lilienthal et al., 2005; Aguirre et al., 2021; AminoDat 6.0, 2021) con ligeras variaciones en función del origen de las habas (0,55, 0,51, y 0,80% para las HS de ARG, BRA y USA; AMINODat 6.0, 2021).
Por otro lado, la relación entre sacarosa, obtenida por el método tradicional por HPLC (Johansen et al., 1996), y los azúcares totales obtenidos mediante el método Luff-Schoorl (Fisher, 2000; AMINODat 6.0, 2021) es del 70, 64, 68, 67 y 74% para las HS de ARG, BRA, USA, India (IND) y Sudáfrica, respectivamente (datos no publicados basados en análisis de laboratorio de más de 300 muestras de HS).
La expresión final de la ecuación “UPM 2021” propuesta para estimar la EMAn de la HS, tras modificar los coeficientes originales de la ecuación WPSA (1989) es:
A) Ecuación de predicción WPSA (1989): EMA n (kcal/kg) = 37,5 × PB + 46,4 ×EE + 14,9 × ELN
B) Ecuación de predicción “UPM 2021”: EMA n (kcal/kg) = 43,1 × PB × d PB +55,7 × EE h + 41,4 × (ALM × d ALM + SAC× d SAC + Oligosacáridos × d Oligo + Otros×d )
donde todos los valores se presentan en porcentaje en base a muestras con un 88% de MS.
En caso necesario y para facilitar y simplificar el uso de la ecuación de predicción “UPM 2021”, se proponen los siguientes cambios para la fracción CH:
a) El contenido en oligosacáridos (estaquiosa + rafinosa) varía con el origen del haba: 6,0% para ARG y Sudáfrica, 5,8% para BRA y 6,2% para USA (Aguirre et al., 2021).
- Estas diferencias generan pequeños cambios (5 a 10 kcal de EMAn /kg) en el contenido energético estimado de la HS.
- En numerosas ocasiones no se dispone de datos sobre la composición en oligosacáridos de la HS o simplemente no se requiere un nivel tan elevado de precisión en la ecuación.
En estos casos, se propone utilizar bien un valor medio para cada origen (Ibáñez et al., 2020) o en su caso, un contenido único en oligosacáridos (6,0%) para todas las HS, independiente del origen de las habas.
b) La fracción "otros", se calcula como " 100 - (humedad + cenizas + PB + EE h + almidón + sacarosa + FB + oligosacáridos).
- El valor resultante, independiente del país de origen del haba, es relativamente constante en las HS: 16,8% para ARG, 16,7% para BRA, 15,6% para USA y 16,0% para IND (Ibáñez et al., 2020).
- Teniendo en cuenta la homogeneidad de valores observada entre orígenes, se propone utilizar en la ecuación “UPM 2021” simplificada un valor medio de 16.5% para todas las HS.
c) El CD de la fracción almidón+sacarosa se estima en 0,90 (Coon et al., 1990; Carré et al., 1995; CVB, 2019).
- De hecho, la capacidad de fermentación de la pequeña fracción que no se digiere es cercana al 90% (Bolton, 1957; Carré et al.,1990; Karr-Lilienthal et al., 2005).
- Asimismo, la fermentabilidad intestinal de la estaquiosa y de la rafinosa en aves adultas es superior al 80 y al 90%, respectivamente.
A tener en cuenta que la eficiencia de la utilización de la energía obtenida por fermentación a nivel cecal es sensiblemente inferior a la que se obtiene mediante digestión a nivel ileal. Por ello, se propone un CD (fermentación) para el conjunto de oligosacáridos de la HS del 0,30 (Coon et al., 1990; Carré et al., 1990; Carré et al.,1995; Jørgensen et al., 1996).
Asimismo, para la fracción "otros" se propone un CD de 0,10 basado en el valor propuesto por la WPSA (1989) para los ELN, tras extraer y separar los valores correspondientes a los CD de almidón, sacarosa y oligosacáridos. Se debe tener en cuenta que además de celulosa y hemicelulosas, la fracción “otros” contiene cantidades apreciables de pectinas solubles y ácidos orgánicos fácilmente fermentables en ciego en aves adultas.
Como resultado, tras la aplicación de estos criterios, el aporte energético de la fracción ELN de la HS sería:
A) Ecuación de predicción WPSA (1989): 1,49 kcal × ELN
B) Ecuación de predicción “UPM 2021”: 41,4 kcal × ELN × d ELN = 68,3 kcal + 37,3 kcal × (ALM + SAC) + 12,4 kcal × Oligosacáridos
donde todos los valores se presentan en porcentaje en base a un 88% de MS.
Por tanto, de acuerdo con los criterios expuestos, la ecuación “UPM 2021" simplificada para estimar la EMA n de la HS en avicultura se indica a continuación:
A) Ecuación de predicción WPSA (1989): EMA n (kcal/kg) = 37,5 × PB + 46,4 × EE + 14,9 × ELN
B) Ecuación de predicción “UPM 2021” simplificada: EMA n (kcal/kg) = 68,3 + 43,1 × PB × dPB + 55,7 × EE h + 37,3 × (ALM + SAC) +12,4 × Oligosacáridos
donde todos los valores se presentan en porcentaje en base a un 88% de MS.
En la Tabla 2 presentamos datos publicados por Instituciones de prestigio sobre el contenido energético de las HS a utilizar en formulación práctica. Con fines comparativos, hemos añadido los valores EMA n que se obtienen al aplicar las ecuaciones de predicción WPSA (1989) y "UPM 2021" simplificada a los valores proporcionados en dichas tablas.
A destacar que la ecuación “UPM 2021” valora en cerca de 50 kcal/ kg extra el valor energético de las HS en relación con WPSA (1989), con diferencias pequeñas en todos los casos.
Tabla 2. Estimación de la energía metabolizable aparente corregida por nitrógeno de soja utilizando la composición química publicada por Instituciones de prestigio.
1 Coeficiente de digestibilidad
2 En función del tipo de análisis laboratorial utilizado enh cada fuente, los contenidos en extracto etéreo sin (EE) y con (EEh ) hidrólisis ácida previa se estimaron utilizando una relación EE:EE = 0,65, basada en datos publicados por el CVB (2019)
3 Ecuación de predicción “WPSA (1989): EMA n (kcal/kg) = 37,5 × PB + 46,4 × EE + 14,9 × ELN
4 Ecuación de predicción “UPM 2021” simplificada: EMA n (kcal/kg) = 68,3 + 43,1 × PB × d PB + 55,7 × EE h + 37,3 × (almidón + sacarosa) + 12,4 × Oligosacáridos
5 El contenido en oligosacáridos y almidón (método enzimático) se estimó en 6,0 y 0,7% en todos los casos. El contenido en sacarosa se calculó asumiendo un valor medio de 68,8% respecto a los azúcares totales analizados por el método Luff-Schoorl (datos no publicados basados en análisis de laboratorio de más de 300 muestras)
Como promedio de las 4 fuentes utilizadas, el valor energético de una HS de 47% PB sería de 2.257 kcal/kg en base al criterio de las Instituciones, 18 kcal superior al valor que se obtendría utilizando la ecuación WPSA (1989) y 36 kcal menos que utilizando la ecuación “UPM 2021”.
En cualquier caso, la ecuación “UPM 2021” da un mayor rango de variación (47 kcal/kg) en energía que la ecuación WPSA (1989) (24 kcal/ kg) pero menor que entre el grupo de Instituciones (198 kcal/kg). Estas diferencias se deben en gran medida a la mayor relevancia que se asigna a la proteína digestible vs. proteína bruta, así como al contenido en almidón y sacarosa.
- Las indicaciones propuestas en este trabajo pueden ayudar a nutricionistas y técnicos a adaptar su matriz en función de las características químicas de la HS recibida y de sus propios criterios nutricionales.
- Ecuaciones de predicción basadas exclusivamente en los contenidos en PB, EE y ELN, podrían no ser recomendables por su falta de precisión para determinar diferencias en el contenido energético de HS comerciales.
