En el ámbito de la alimentación animal, el frijol de soja (Glycine max) se destaca como una materia prima de excelente calidad. Sin embargo, para maximizar su potencial nutricional, es indispensable someterlo a un proceso de desactivación. Esta revisión explora los distintos procesos utilizados para la desactivación del frijol de soja integral y los resultados obtenidos en investigaciones sobre su aplicación en la alimentación de cerdos y ganado, tanto a nivel nacional como internacional. Se enfatiza la importancia nutricional del frijol de soja desactivado, sus características químicas y nutricionales, así como el papel crucial de la desactivación de sus metabolitos secundarios para garantizar su aprovechamiento.
Importancia y Fundamentos de la Desactivación del Frijol de Soja
La necesidad de desactivación del frijol de soja integral surge debido a la presencia de metabolitos secundarios, los cuales son el punto débil de esta materia prima. Al no ser desactivados, estos metabolitos pueden generar problemas en los animales, como diarrea, disminución del consumo de alimento, reducción del peso vivo y un aumento en la conversión alimenticia. Estas consecuencias retrasan el desarrollo del animal y pueden afectar su bienestar. Por ello, el uso de soja integral desactivada es fundamental, especialmente en raciones de inicio para cerdos.
La desactivación de los factores antinutricionales proteicos se logra con la aplicación de calor a través de la desnaturalización. Un tratamiento térmico adecuado permite la destrucción de estos metabolitos termolábiles, haciendo que el frijol de soja integral desactivado (FSID) sea un ingrediente con mínimos metabolitos secundarios y un buen contenido y disponibilidad de proteína y aceite.
Origen y Características Nutricionales del Frijol de Soja (Glycine max)
El cultivo de la soja pertenece a la familia de las leguminosas (subfamilia Papilionoideas), con características propias que la distinguen. Su origen se remonta a 3000 años a.C. en China, donde era considerada una de las cinco semillas sagradas. Posteriormente, su uso se difundió hacia Latinoamérica entre finales del siglo XIX y principios del XX. La primera utilización del frijol de soja se inició en Oriente, donde se le otorgaba un valor tanto alimenticio como medicinal. Su procesamiento para obtener aceite y harina comenzó en tiempos más recientes, despertando interés en Europa a partir de 1908. Inicialmente, la harina desgrasada de soja se usaba como fertilizante y alimento para ganado, pero su valor nutritivo fue plenamente reconocido después de la Segunda Guerra Mundial.
Actualmente, la mayor parte de la harina de soja se utiliza en la formulación de alimentos balanceados para cerdos, aves, peces y ganado bovino, considerándose la principal fuente de proteína vegetal para la alimentación animal. El frijol de soja posee alrededor de 36,0 % de proteína cruda y 18,0 % de grasa cruda. Sin embargo, es importante destacar que posee una baja cantidad de aminoácidos azufrados, siendo la metionina el más limitante. Contiene principalmente hidratos de carbono solubles como estaquiosa, rafinosa y verbascosa, así como polisacáridos solubles (principalmente pectinas) e insolubles (hemicelulosa, lignina, celulosa). El contenido de fibra se sitúa entre 7-8%.
En cuanto al contenido de lípidos, el aceite de soja es rico en ácidos grasos poliinsaturados, con un contenido de grasa entre 18-20%, destacando entre 46-54% de ácido linoleico y entre 7-8% de linolénico.
Metabolitos Secundarios: El Punto Débil de la Soja Cruda
Además de sus bondades nutricionales, el frijol de soja crudo contiene metabolitos secundarios que pueden afectar negativamente la digestión y el aprovechamiento de nutrientes en los animales. Estos incluyen principalmente inhibidores de la proteasa (tripsina y quimiotripsina), lectinas y saponinas. Desde un punto de vista bioquímico, estos metabolitos son de naturaleza variada y pueden ser tóxicos o causar efectos fisiológicos indeseables, como distensión estomacal, afectaciones pancreáticas, aglutinación de glóbulos rojos y disminución en la asimilación de nutrientes. Son sustancias naturales no fibrosas producidas por las plantas como mecanismo de defensa.
Los metabolitos secundarios se clasifican en:
- Termoestables: Incluyen factores antigénicos, oligosacáridos, aminoácidos no proteicos tóxicos, saponinas y fitatos. Los más importantes son los factores antigénicos, oligosacáridos, saponinas y fitatos.
- Termolábiles: Comprenden los inhibidores de proteasas (tripsina y quimiotripsina), lectinas, bociógenos y antivitaminas. Los más relevantes son los inhibidores de proteasas y las lectinas.
Debido a la existencia de metabolitos termolábiles, una adecuada destrucción de estos mediante tratamiento térmico permite el uso de la soja, obteniendo el frijol de soja desactivado (FSD). El uso de soja cruda en la dieta para cerdos ha reportado efectos negativos en el desempeño productivo y anomalías en el sistema digestivo, ya que los metabolitos secundarios interfieren en el metabolismo y disminuyen la biodisponibilidad de los nutrientes.
PLANTA DE ALIMENTOS CON DESACTIVADOR DE SOYA 360º
Métodos Aplicados para la Desactivación Térmica del Frijol de Soja
Para utilizar el FSD como ingrediente en la alimentación animal, es esencial aplicar métodos que desactiven los metabolitos secundarios, evitando que actúen como componentes antinutricionales. Estos métodos se caracterizan por la aplicación de calor, cuyo mecanismo inactiva los factores antinutricionales a través de la desnaturalización.
Es preciso absorber un mínimo de 1.200 J de energía por gramo para inactivar la enzima ureasa y 1.670 J para destruir el 95% de los inhibidores de la tripsina. Sin embargo, el proceso debe ser controlado, ya que un sobrecalentamiento puede reducir la disponibilidad de aminoácidos, especialmente la lisina, y un tratamiento inadecuado puede disminuir la estabilidad oxidativa de la grasa. El objetivo principal de estas tecnologías es lograr un producto homogéneo con un contenido residual mínimo de factores antinutricionales, una calidad óptima de la proteína y una alta disponibilidad de aceite.
Los procesos varían en cuanto a tiempo, temperatura, presión, humedad, superficie expuesta del frijol, tamaño de partícula y tipo de energía, pero todos utilizan calor para inactivar inhibidores como la tripsina, quimiotripsina, lipooxigenasa, lectinas y ureasa. Una ventaja adicional es que el tratamiento mejora la palatabilidad del producto final, desarrollando olores y sabores beneficiosos que pueden aumentar el consumo de alimento en los animales.
Cocción
La cocción es un proceso relativamente sencillo, de aplicación ancestral. Consiste en remojar el grano de soja en agua y someterlo a cocción entre 30 y 120 minutos, seguido de un secado mecánico o extendido. Investigaciones han demostrado que un frijol procesado durante 30 minutos a 100 ºC puede reducir la actividad antitripsina y aumentar la digestibilidad de los nutrientes, especialmente el nitrógeno, a niveles similares a los de la harina de torta de soja.
Autoclave
Dentro de los métodos de cocción, el autoclave es uno de los más utilizados y eficientes. Este método implica cocer el grano aplicando vapor caliente a presión. Aunque las condiciones (tamaño de la molienda, tiempo, presión, espesor de la capa) pueden variar, estudios indican que se necesitan alrededor de 30 minutos a 121 ºC para reducir la actividad ureásica y los inhibidores de la tripsina a niveles aceptables. Otros estudios han reportado que 5 minutos a 125 ºC y 0,1 MPa de presión pueden ser suficientes para eliminar la actividad ureásica y reducir los inhibidores de la tripsina significativamente.
Reactor Hidrotérmico
El método de cocción por reactor hidrotérmico trata el grano en una olla a presión. El proceso inicia con limpieza y troceado del material, seguido de preacondicionamiento en un mezclador continuo donde se añade agua y vapor. La temperatura se eleva progresivamente en módulos, con agitación continua, hasta alcanzar 95-100 ºC. La cocción dura aproximadamente 45 minutos, y el grano sale con un 25% de humedad. Para monogástricos, la molienda es más fina. Es común que la mezcla pase luego por un expander a alta presión (más de 25 bar) y temperatura (105-110 ºC) durante unos segundos, lo que reduce la humedad al 17%.
Tostado
El tostado es un proceso de origen prehistórico que aún hoy se emplea, con modificaciones. Utiliza sistemas convencionales en seco, similares a los de secado de café o cereales, o sistemas con aplicación de calor húmedo. El calor puede provenir de un horno, quemador de carbón o llama directa, con temperaturas entre 110 y 170 ºC. En su forma más simple, implica la aplicación directa e intensa de calor seco (torrefacción) por unos 20 segundos. Se recomienda que la temperatura del frijol a la salida sea de 110-113 ºC para monogástricos y alrededor de 116 ºC para rumiantes. Este proceso reduce la humedad inicial del frijol en un 30% y consume el nivel de antitripsina perjudicial para el animal, pero no rompe las estructuras celulares ni libera el aceite, por lo que se requiere un molido o laminado posterior. El enfriamiento al final del proceso detiene la cocción y evita la pérdida del potencial nutricional.
En el proceso de tostado industrial, la soja llega con una humedad del 13% y se desactiva en grandes hornos para aumentar su temperatura y reducir la humedad. El tostado al fuego lleva el nivel de humedad al 6%, lo que es óptimo para el transporte de una mayor cantidad de materia seca y mejora su proceso de molienda. Este proceso también evita la oxidación catalizada por la lipoxidasa e inhibe la enzima tripsina para mejorar la digestión y la adición de nutrientes.
Impacto Nutricional del Poroto de Soja Desactivado
El poroto de soja desactivado es una fuente excelente de proteína y energía. Su administración en las dietas, especialmente en las de cerdos, ha demostrado mejorar la palatabilidad y el consumo de alimento. También puede reducir el incremento de calor en climas cálidos, lo que es beneficioso para el bienestar animal. Se ha encontrado que proporciones de inclusión de soja desactivada en dietas para cerdos, que van desde 10% hasta 26%, no generan deterioro del rendimiento productivo ni del estado de salud.
Para la alimentación de animales de producción, como las vacas lecheras, el frijol de soja desactivado de alto valor proteico es ideal. La clave para un mejor rendimiento en la industria láctea es la introducción de alimentos ricos en energía y con alto contenido de proteína. Las proteínas vegetales, como las del poroto de soja tratado térmicamente, aumentan la fracción de proteína que escapa a la degradación en el rumen (proteína bypass), incrementando la fracción de derivación. Esto es crucial para la síntesis de nuevo tejido, el mantenimiento del animal, el crecimiento del feto y, fundamentalmente, la síntesis de proteína de la leche.
El Ácido Linoleico de la Soja y su Contribución en la Calidad de Productos Animales
El aceite de soja es rico en ácido linoleico (AL) y ácido linolénico, los cuales son ácidos grasos poliinsaturados clave. Estos ácidos grasos pueden mejorar la producción de ácidos grasos insaturados en la leche de vacas. El ácido linoleico conjugado (CLA) es un grupo de isómeros posicionales y geométricos del AL con dobles enlaces conjugados. El isómero mayoritario del CLA es el ácido ruménico (AR; C18:2 c9t11), que representa entre 75% y 90% del total de isómeros del CLA en la leche. El AR es un intermediario de la biohidrogenación ruminal del AL, del cual también se deriva el ácido vaccénico (AV; C18:1 t11). El AV se utiliza como sustrato en la síntesis de novo de AR en la glándula mamaria por acción de la enzima delta-9 desaturasa. El AR se asocia con la reducción de cáncer y la supresión de la aterosclerosis en animales de laboratorio, lo que resalta la importancia de aumentar estos ácidos grasos en alimentos como la leche.
Hay una relación positiva entre el consumo de forraje y el contenido de ácidos grasos insaturados (AGI) en la leche, principalmente AR y AV. La inclusión de lípidos de origen vegetal, como el aceite de soja, en la dieta de las vacas incrementa la producción de CLA y su secreción en la leche. La concentración de AR y AV en la grasa de la leche puede aumentar al suministrar aceite insaturado con alto contenido de AL. Un suministro de aceite de soja al 5% sobre base seca en la dieta de vacas en lactancia ha demostrado ser efectivo para aumentar el contenido de CLA en la leche, siendo incluso más eficaz que un suplemento directo de CLA.
La adición de aceite de soja en la dieta de las vacas disminuye linealmente la concentración de ácidos grasos saturados (AGS) y, consecuentemente, la relación AGS/AGI, debido al aumento de ácidos grasos monoinsaturados (AGMI) y AGI en la leche. Esta inclusión de aceites vegetales reduce los ácidos grasos de cadena corta y media y aumenta los de cadena larga, favoreciendo los C18 y disminuyendo los C16. Esto resulta en un perfil de ácidos grasos más saludable en la leche. Sin embargo, un consumo elevado de aceites insaturados puede inhibir la síntesis de grasa de la leche debido a la producción de ácidos grasos parcialmente hidrogenados (ácidos grasos trans), y también puede influir negativamente en los microorganismos del rumen.
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