Uso do NIR para medir a lisina reativa

Figura 1. A reação de Maillard da lisina unida à proteína com glicose. Adaptado de Rutherford, 2015.

A digestibilidade ileal aparente proporciona uma medida do desaparecimento aparente da lisina no intestino delgado. A digestibilidade ileal padronizada, que explica as perdas endógenas basais, é amplamente aceita como o método mais avançado para a quantificação dos aminoácidos provenientes da dieta, digeridos e absorbidos no intestino delgado. A lisina sintética é adicionada muitas vezes à dieta, com base em seu preço, para atender às exigências do animal.

Os açúcares redutores são capazes de unirem-se aos grupos amino encontrados nos aminoácidos, especialmente o grupo alfa-amino encontrado na lisina. Isto é conhecido como uma reação de Maillard e resulta na produção de lisina modificada, como os produtos Amadori e Maillard, incluindo furosina e carboximetil-lisina (ver Figura 1).

A lisina reativa, que é a lisina que não sofreu a reação de Maillard e é metabolizável, pode ser descrita como lisina não modificada, que tem um grupo amino de cadeia lateral livre e pode estar livre ou unir-se a proteínas. No passado, a lisina reativa teve vários nomes incluindo lisina quimicamente reativa e lisina quimicamente disponível. Medir a lisina total no alimento implica a hidrólise ácida das proteínas presentes; durante a hidrólise, parte da lisina danificada pode ser liberada e analisada como lisina. Porém, como se discutiu anteriormente, esta lisina não está disponível para ser metabolizada pelo animal.

Os alimentos ricos em proteínas tipicamente sofrem um processamento térmico antes de sua inclusão em dietas para monogástricos. Durante o processamento térmico, cozimento e armazenamento de longo prazo a temperatura ambiente, o grupo alfa-amino da lisina pode reagir com outros componentes, incluindo açúcares redutores, gorduras e seus produtos de oxidação, polifenóis, vitaminas e outros aminoácidos.

O processamento está associado com maiores níveis de produtos Maillard, furosina e carboximetil-lisina, como altos níveis de lisinoalanina, um aminoácido reticulador produzido a partir do tratamento térmico nas farinhas de soja e canola. Como tal, medir o conteúdo de lisina reativa como um % da lisina total na matéria-prima, pode servir como medida do dano térmico durante o processamento.

Foram realizados ensaios para entender os efeitos de tratamento térmico sobre a lisina reativa utilizando uma autoclave. Em um estudo realizado por Kim e Mullan (2012) investigou-se o efeito da autoclave no conteúdo de lisina reativa na farinha de soja. Uma amostra de farinha de soja foi submetida a um tempo crescente na autoclave (0-30 minutos a 135°C). Os resultados mostraram uma forte correlação entre o tempo da autoclave e o conteúdo de lisina reativa (ver Figura 2).

Figura 2. Correlação entre o tempo na autoclave e o conteúdo de lisina total e reativa em uma amostra de farinha de soja (de Kim & Mullan, 2012).

Enquanto a lisina reativa é uma medida de danos térmicos, a lisina reativa digestível ileal padronizada (SID – sigla em inglês) é uma medida da proporção da lisina que estará disponível para o animal. O mesmo estudo de Kim e Millen (2012) constatou que com a autoclave, o conteúdo de lisina reativa SID também diminui (ver Figura 3)

Figura 3. O efeito do tempo maior na autoclave nos conteúdos de lisina SID reativa e total numa amostra de farinha de soja (de Kim & Mullan, 2012).

A lisina reativa pode ser determinada por vários métodos químicos úmidos, incluindo fluorodinitrobenzene (FDNB), guanidination, união de tinte, ácido trinitrobenzeno sulfônico, boro-hidreto de sódio e métodos furosina. Os métodos mais comumente usados são a guanidination, furosina e FDNB. As medições da lisina reativa digestível se obtém através de amostras ileais de suínos alimentados com dietas que contém um marcador.

A digestibilidade ileal padronizada da lisina reativa, é calculada considerando fluxos endógenos e de alimentos associados à lisina ileal reativa. Calibrações NIR podem ser desenvolvidas para determinar o conteúdo de lisina reativa em matérias-primas, utilizado qualquer método mencionado anteriormente como referência; e as calibrações NIR para lisina reativa SID, podem desenvolver-se utilizando trabalhos em animais in vivo.

Quando se avalia a quantidade de lisina reativa no alimento como uma medida do dano térmico, é importante considerar a lisina reativa como uma proporção da lisina total (lisina analisada modificável mais lisina sem modificar). A lisina total também deve ser considerada quando se mede a lisina reativa, porque se o total de lisina é baixo, espera-se que a lisina reativa também seja baixa.

Um trabalho recente na Universidade de Wageningen, analisou o efeito de um tratamento térmico adicional (torrado a 95°C por 30 min) na composição e o valor nutritivo da farinha de soja (SBM) e da farinha de canola (CM). Este processamento adicional reduziu o conteúdo analisado tanto da lisina total e reativa em ambos alimentos (Tabela 1).

Tabela 1. A influência de um processo adicional (tratamento de vapor a 95°C na presença de lignosulfonato por 30 min) no conteúdo de lisina total e lisina reativa em SBM e CM (de Hulshof et al, 2016).

Quando se alimentou suínos em crescimento com dietas semi-purificadas com estes alimentos como a única fonte de proteína, demostrou-se que o processamento térmico adicional diminuiu o rendimento animal (ver Tabela 2). Quando as dietas que incluíam SBM e CM foram suplementadas com o AA cristalino para satisfazer 90% do requerimento de lisina, a queda do rendimento foi contrabalançada (ver Tabela 2).

Tabela 2. Rendimento de suínos alimentos de 15.6 a 41.3 kg Peso Vivo (LW) com dietas semi-purificadas a base de farinha de soja (SBM) ou farinha de canola (CM) (de Hulshof et al, 2016).

Farinha de soja (SBM), farinha de soja processada (pSBM) e pSBM com a adição do AA cristalino para níveis de AA digestível ileal padronizado na SBM (pSBM + AA) a-dP<0.001 com efeitos significativos da fonte de proteína, tipo de dieta e fonte de proteína*tipo de dieta em todos os casos.

Utilizando uma calibração NIR, o conteúdo de lisina reativa (como % de lisina total) foi analisada em mais de 8,000 amostras de farinha de soja. A maioria das mostras globais de farinha de soja analisadas, tiveram um percentual de lisina reativa acima de 72% relativo ao total de lisina. Porém, como pode se observar na Figura 4, também há algumas amostras que tiveram um conteúdo de lisina reativa abaixo de 70%.

Figura 4: Distribuição da lisina reativa (% da lisina total) para amostras globais de farinha de soja, segundo a previsão por NIR (n=8,400).

O conteúdo de lisina reativa das amostras globais de farinha de canola (como % da lisina total) também foi analisado utilizando uma calibração NIR. A maioria das 800 amostras de farinha de canola, tiveram lisina reativa como % do valor total de lisina, valores acima de 81%, com alguns valores atípicos mais altos e alguns mais baixos que isto (ver Figura 5).

Figura 5: Distribuição de lisina reativa (% de lisina total) para amostras globais de farinha de canola, segundo a previsão por NIR (n=800).

Como tal, é interessante analisar o conteúdo de lisina reativa e de lisina reativa SID nas farinhas oleaginosas. As calibrações NIR para a lisina reativa e lisina reativa SID oferecem a capacidade de analisar um grande número de amostras, devido a redução de custos das análises. Até o momento que seja possível formular dietas com base nas necessidades da lisina reativa, todavia há benefícios ao entender o conteúdo da lisina reativa das fontes de proteína.

A pesquisa publicada demostrou as implicações potenciais no rendimento animal das dietas alimentares que contém farinhas de sementes oleaginosas com conteúdo reduzido de lisina reativa, incluindo efeitos negativos no ganho médio diário e a relação ganho/consumo. O conteúdo da lisina reativa das amostras globais de farinha de soja e de farinha de canola, pode variar devido a diferenças no processamento; e isto se confirma num estudo global de amostras comerciais. O NIR permite análises rápidas e rentáveis do conteúdo de lisina reativa e da oportunidade de entender melhor a variação encontrada nas farinhas de sementes oleaginosas processadas.