Harina de plumas hidrolizadas



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Harina de plumas hidrolizadas
Capdevila, M. F1, Valenciano, B.1, Magallanes, P.1, Mijalenko S.1 y Beltramino,JB1

1Escuela Agropecuaria Prpvincial N° 1, Gdor Gregores (Santa Cruz, Argentina) 

INTRODUCCIÓN


Las plumas son prácticamente proteína pura. En su mayoría queratina, que en su forma nativa, es escasamente digerida por los animales. Los métodos modernos de procesado hidrolizan parcialmente la proteína. La harina resultante es un producto bien digerido por los rumiantes. Las plumas constituyen otro ejemplo del aprovechamiento de los subproductos. Cuando dicha materia se tira, puede producir contaminaciones, atascamiento de las cañerías y se descomponen. En general constituyen un inconveniente, mientras que si se aprovechan debidamente, son una fuente más de ingresos y fundamentalmente de proteínas digestibles para la alimentación de animales. 


Las plumas

Las plumas son estructuras queratinosas de la piel de las aves. Las plumas están formadas por un cañón o raquis, con el que se insertan al cuerpo, y un estandarte formado por barbas dispuestas a los lados del raquis. De las barbas salen unas barbillas que pueden engancharse entre sí.


 Composición y estructura química
El componente fundamental de la fracción proteica de las plumas es la “queratina” (Tabla 1).
Tabla 1: Composición química de la harina pluma “hidrolizada” (%)




MS

PB

DIVMS

(total)


DMS

(30 hs)


DPB

(30 hs)


EM

(Mcal/kg MS)



EE

Niveles

96.52

78.75

74.20

15.74

11.96

3,57

1.55

Referencias:

Laboratorio EEA INTA Rafaela

MS: materia seca, PB: proteína bruta, DIVMS: digestibilidad in vitro MS, DMS: digestibilidad total de la MS DPB: digestibilidad de la proteína bruta, EM: energía metabolizable EE: extracto etéreo
El dato informado de % DPB a 30hs da una idea de la lenta degradación que tiene en rumen, a 30hs de permanencia (de un animal alimentado con heno de alfalfa) desapareció sólo el 11,96% de la proteína total y el de % DMS a 30hs indica que a 30 horas de permanencia en el rumen desapareció sólo el 15,75% de la materia seca total.
 

  Existen dos tipos de queratina: alfa y beta queratina, las que se diferencian por su estructura y componentes. La α-queratina posee cisteína (con enlaces disulfuro). Mientras que la beta queratina no tiene ese AA. Los puentes disulfuro son los que le confieren la dureza a la alfa queratina. A modo de ejemplo, la α-queratina se encuentra en una alta proporción en los cuernos o en las uñas de los animales.


La estructura secundaria de su proteína tiene forma de espiral, llamándose así proteína α-hélice. Esta estructura se mantiene con esa forma tan característica gracias a los puentes de hidrógeno y a las fuerzas hidrofóbicas, que mantienen unidos los aminoácidos de dicha proteína. Todo esto unido le da a la proteína esa especial dureza característica.

 

Una limitación al uso de la harina de plumas hidrolizada en alimentación animal es su desequilibrio en aminoácidos esenciales. Tiene una concentración muy elevada en cistina, treonina y arginina pero deficitaria en meteonina, lisina, triptófano e histidina. Debido a ello, se debe utilizar la HP junto a otras fuentes proteicas, en especial de origen vegetal, para compensar estas deficiencias.


La HP tiene un escaso contenido en carbohidratos pero su nivel de grasa puede alcanzar entre 2 al 6%. Su concentración media en cenizas es de un 2,2%, destacando por su aporte de fósforo disponible hierro y cinc.

Procesos para mejorar la digestibilidad

Los valores de digestibilidad “in vitro” (DIV) de la proteína de las plumas sin procesar se determina con acido clorhídrico y pepsina al 5% y el 12%, respectivamente. Investigaciones realizadas en los años sesenta determinaron que el 85-90% de la proteína de las plumas es α-queratina, familia de proteínas del tipo fibrosas constituidas por cadenas polipeptídicas, insolubles en agua y soluciones salinas diluidas. Las α-queratinas son ricas en aminoácidos que poseen grupos R-hidrofóbicos como fenilalanina, isoleucina, valina, metionina y alanina que favorecen la formación de α-hélice.


Se encontraron valores del 8,8 % de cisteína presente en la proteína de las plumas. Las cisteínas proporcionan enlaces disulfuro transversales entre cadenas polipeptídicas, por lo tanto muy fuertes, que explican la estabilidad de la estructura.

Los tratamientos para mejorar la digestibilidad se basan en provocar la hidrólisis de la queratina por ruptura de los enlaces disulfuro a fin de obtener aminoácidos libres o péptidos. Uno de los procedimientos utilizados consiste en someter las plumas a condiciones de alta temperatura y presión durante un tiempo determinado. Así, se han logrado valores de digestibilidad “in vitro” de la proteína superiores a 75%, sometiendo las plumas a un proceso de autoclave con altas temperaturas y presiones.


Existe una amplia gama de recomendaciones sobre los agentes hidrolizantes, entre ellos se destacan: hidróxido de calcio, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, ácido peroxiacético o ácido clorhídrico.
 

Digestibilidad en rumiantes
De acuerdo al sitio de digestión de las proteínas se dividen en proteína degradable y no degradable a nivel ruminal. La primera es la que abastece con N-NH3 a los microorganismos ruminales para su multiplicación y la segunda es la que llega intacta al intestino delgado (proteína "pasante" o "by- pass").
El valor biológico de un suplemento con alto nivel de proteína “by pass”, como el caso de la harina de pluma o de pescado, está dado, no tanto por su porcentaje by-pass sino por el grado de aprovechamiento o digestión que alcanza a nivel intestinal. La harina de plumas “sin hidrolizar” tiene muy baja digestión intestinal (< 40%). Mientras que cuando es “hidrolizada artificialmente” puede alcanzar una digestibilidad superior al 75%.
Las fuentes de proteína "by- pass" son aquellas que más del 50% de su proteína escapa a la fermentación ruminal, como: las harinas de pescado, de carne y hueso, de plumas hidrolizadas; el poroto de soja tostado, la harina de soja tratada con formaldehído, el gluten meal de maíz y los subproductos de la destilería, secos o húmedos.

La insolubilidad de las plumas “sin tratar” se debe a que la principal proteína que tienen, la α-queratina, contiene un porcentaje elevado de cisteina. El tratamiento en autoclave destruye este aminoácido y reduce el contenido de cisteina del 10% al 3,5%, mejorando su solubilidad en el tracto digestivo.


 Proceso de hidrólisis
Las plumas se secan durante 48 hs. y se pican finamente. Posteriormente, son llevadas a la autoclave a 130 ° C y a una presión de 2,5 atmósferas durante 90 minutos. Luego se extraen de la autoclave y se secan en estufa a 30 ºC durante 3 horas hasta quitarles toda la humedad posible. De esta forma, a las plumas le quedan niveles muy bajos de humedad (±15%). No obstante, durante su manipuleo el material observe la humedad ambiental.

Finalmente, se trituran en forma mecánica con rolos de metal y se pasan por un tamiz quedando solo las porciones más pequeñas. De esta forma, se obtiene la HP hidrolizada lista para poder ser utilizada en diversas raciones de rumiantes.


Digestibilidad de la proteína de la harina de pluma “hidrolizada”
La digestibilidad de la proteína de la HP hidrolizada se sitúa entre 75-80%. La calidad del producto dependerá, en gran parte, de la eficiencia del proceso de hidrólisis. La harina insuficientemente cocida contiene muchas plumas crudas indigestibles, mientras que el exceso de cocción reduce la digestibilidad y aprovechamiento de la proteína. En estas condiciones se producen transformaciones de algunos aminoácidos en compuestos de menor valor nutritivo (lisina en lisinoalanina, cistina en lantionina).
La digestibilidad de la proteína en pepsina- ácido clorhídrico puede utilizarse para controlar la eficacia del proceso. Niveles comprendidos entre 66 y 80% se consideran adecuados. Valores inferiores a 65% indican que la hidrólisis ha sido insuficiente. Niveles superiores a 80% indican un procesado excesivo, con menor disponibilidad de la cistina y de otros aminoácidos.
De ahí que del adecuado proceso de hidrólisis (elevada presión y temperatura) influirá en la mayor ruptura de los enlaces químicos (disulfuro) de la α-queratina. Recientemente, se ha propuesto un método de tratamiento alternativo al calor que incluye la utilización de enzimas (queratinasa y proteasa).


Formas de suministro
El suministro brusco de HP en la ración puede provocar una disminución del consumo del concentrado. Sin embargo, si la adición se hace en forma gradual durante un período prolongado no se produce este efecto negativo. Con niveles de hasta un 10% de HP hidrolizada en los concentrados para bovinos lecheros no se produjo ningún trastorno ni en el consumo de la MS ni en la producción de leche.
Mientras que en distintos ensayos con vacunos en crecimiento se han sostenido altas tasas de ganancia de peso comparada con otros suplementos proteicos, como la harina de soja (Klopfenstein, 1997).

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