Nutrición Animal

Proteína Hidrolizada de Pollo: el ingrediente clave para una alimentación más eficaz

Chicken Protein Hydrolysate

En los últimos años se observa un aumento de la demanda de proteínas para su aplicación en la alimentación animal, debido a la gran importancia de este nutriente para el mantenimiento de la salud y el bienestar. Sin embargo, el costo de los alimentos termina siendo un factor menos favorable.

Este alto costo se asocia con la baja disponibilidad de algunos ingredientes utilizados en la alimentación animal, lo que da lugar a una alta volatilidad y al aumento de los precios. Esto a menudo hace que la alimentación corresponda a la mayor parte de los gastos. Como por ejemplo, en la cría de cerdos, los costos de alimentación pueden variar entre el 60 y el 70%. En el caso de la producción de pescado, la alimentación animal representa entre el 70% y el 80% de los costes.

Por lo tanto, la búsqueda de alternativas más económicas ha llevado a la investigación y el descubrimiento de nuevos ingredientes ricos en proteínas que pueden incorporarse a los piensos, manteniendo la misma calidad, además de contribuir al aumento de la productividad, el rendimiento y el desarrollo de productos.

Las proteínas hidrolizadas pueden utilizarse para el enriquecimiento de diversas formulaciones de alimentos, y es una alternativa prometedora para su uso en la alimentación animal. Y precisamente para esta aplicación, la proteína hidrolizada de pollo se destaca por ser un ingrediente muy apetecible y por presentar una composición proteica muy favorable a la dieta animal.

Por todas estas características y por la extrema versatilidad, la proteína hidrolizada de pollo no se limita al uso en la dieta de una sola especie animal. Puede incorporarse a la alimentación de cerdos, perros, gatos y peces.

De esta manera, hay que tener en cuenta que cada especie tiene una necesidad específica en cuanto al contenido de aminoácidos y proteínas que debe consumir diariamente. Por lo tanto, conocer las proteínas hidrolizadas y los estudios que las relacionan con el rendimiento de los animales es esencial para los formuladores interesados en utilizarlas como ingrediente de nuevos piensos.

En esta entrada del blog, profundizaremos en los beneficios del uso de la proteína hidrolizada de pollo en la producción de piensos y en cómo este ingrediente afecta al rendimiento y al desarrollo de las especies acuáticas y terrestres.

Hidrólisis enzimática: puntos de atención

La hidrólisis de proteínas tiene por objeto descomponer las moléculas de proteína en moléculas más pequeñas y proporcionar características deseables. Esta reacción puede ocurrir a través de la hidrólisis química o enzimática, por ambas formas se producirán cambios en las propiedades funcionales y la producción de pequeños péptidos y aminoácidos.

La hidrólisis de las proteínas alimentarias se realiza por muchas razones, entre ellas la obtención de mejores características nutricionales, el aumento de la digestibilidad, el retraso del deterioro, la concesión de textura, la elevación o reducción de la solubilidad, la adición de propiedades espumosas o de coagulación, la adición de capacidad de emulsificación, la prevención de interacciones indeseables, la eliminación de off-flavors y de ingredientes tóxicos o inhibidores.

La hidrólisis puede ocurrir mediante el uso de altas temperaturas (por encima de 120 °C), pero este método produce la degradación de las proteínas, reduciendo el valor nutritivo de los alimentos. Otra forma es a través de la hidrólisis química, donde las estructuras se modifican a través de cambios drásticos en el pH, ya sea por hidrólisis ácida o alcalina. Este tipo de tratamiento también es agresivo y puede conducir a la degradación de las proteínas y los aminoácidos, así como a la formación de complejos proteicos que disminuyen la digestibilidad de estos nutrientes.

La hidrólisis enzimática es una reacción que se produce en condiciones suaves de temperatura, pH y presión. Así, la calidad de las proteínas, péptidos y aminoácidos generados, muestran una gran mejora en comparación con los otros métodos de hidrólisis mencionados.

Durante la hidrólisis enzimática, las enzimas proteolíticas promoverán la descomposición de las proteínas, generando moléculas de proteínas más pequeñas, péptidos, que tienen una masa molecular inferior a 8000 Da, y algunos aminoácidos libres. De esta manera, tanto los péptidos como los aminoácidos favorecen la absorción de nutrientes en el organismo del animal.

Algunos de estos péptidos, que suelen ser menores de 3000 Da, se clasifican como bioactivos, en los que la secuencia específica de sus aminoácidos promueve acciones biológicas beneficiosas para el animal, como la actividad antioxidante, antimicrobiana y antiinflamatoria, favoreciendo el sistema inmunológico y la longevidad.

Las muchas ventajas sobre las proteínas hidrolizadas por el proceso enzimático son definitivamente muy atractivas para aquellos que desean producir ingredientes de alta calidad. Sin embargo, las condiciones de operación deben tener un control estricto para asegurar la funcionalidad del producto final. Algunas de estas condiciones que deben ser controladas son: tipo de enzima utilizada, concentración de la enzima, concentración del sustrato, temperatura, pH, presión, agitación, además de los activadores e inhibidores de la reacción.

El tipo de enzima utilizada es un factor determinante para la reacción de hidrólisis, porque cada enzima tiene una especificidad diferente en cuanto a su sustrato. De esta manera, las enzimas tienen condiciones óptimas de actividad (pH, temperatura, presión). Cuando se exponen a condiciones que no están dentro de su rango de actividad, las enzimas cambian su conformación molecular, impidiendo la unión entre el sustrato y el sitio activo de la enzima, por lo que no catalizan la reacción de hidrólisis. 

Otro factor importante es la relación entre el sustrato y la enzima. Hasta cierto punto, la velocidad de la catálisis enzimática aumenta con el incremento de la cantidad de sustrato disponible. Sin embargo, después de alcanzar la saturación, es decir, todas las enzimas ya están unidas al sustrato, la reacción alcanza una meseta y no hay más formación de producto. 

Sin embargo, la hidrólisis enzimática es el método más eficaz para obtener hidrolizados de proteínas, porque presenta una alta selectividad, no hay degradación de las proteínas, y genera productos con péptidos bioactivos y alta biodisponibilidad.

La importancia de las proteínas hidrolizadas en la nutrición animal

Las proteínas tienen numerosas funciones en el organismo de los animales y se encuentran en diversas estructuras celulares, sustancias intersticiales, anticuerpos, entre otras. Algunas funciones que se pueden atribuir a las proteínas, destacan en su papel en el transporte de oxígeno (hemoglobina), en la protección del cuerpo contra organismos patógenos (anticuerpos), como catalizador de reacciones químicas, receptor de membrana, acción en la contracción muscular (actina y miosina), además de ser fundamentales para el crecimiento y la formación de hormonas.

Sin embargo, algunas proteínas tienen una estructura compleja, que cuando se ingieren en el sistema digestivo de los animales, a veces, no pueden romper estas moléculas para que el organismo realice las funciones biológicas de manera más rápida y eficiente. Sin embargo, los péptidos y los aminoácidos son moléculas más pequeñas, que generalmente se absorben completamente en el sistema digestivo de los animales. En este sentido, la hidrólisis de las proteínas, promueve esta descomposición de moléculas complejas facilitando la digestibilidad y la absorción de componentes esenciales para los animales.

Por lo tanto, es esencial entender la estructura de las proteínas y su complejidad. Las proteínas están compuestas por péptidos, siendo los péptidos moléculas orgánicas formadas por dos o más aminoácidos unidos entre sí. Los enlaces entre los aminoácidos se producen entre el grupo carboxilo de una molécula y el grupo amino de otra y se llaman enlaces peptídicos. Así, los péptidos se diferencian según el número y la secuencia de aminoácidos en sus composiciones. Los péptidos con una masa molecular superior a 8000 Da se clasifican como proteínas.

En cuanto a su estructura, las proteínas se clasifican en:

    1. La estructura primaria de una proteína corresponde sólo a su secuencia de aminoácidos;
    2. La secundaria es la conformación de sus cadenas polipeptídicas; 
    3. La estructura terciaria, a su vez, es la disposición tridimensional de la proteína;
    4. La cuaternaria es la disposición espacial de las subunidades polipeptídicas.

La clave para comprender la función de una proteína reside en su estructura primaria, que definirá todas las demás estructuras más complejas y la actividad biológica de una proteína determinada. Además, la secuencia de aminoácidos influye en la funcionalidad de los péptidos y las proteínas, así como en la presencia de aminoácidos esenciales. Por lo tanto, es evidente que las proteínas nutrientes tan complejos y vinculados a numerosas funciones en el organismo del animal, cada especie tiene diferentes necesidades de aminoácidos y proteínas.

Peces

Los peces, al ser animales monogástricos, no tienen requerimientos de proteínas específicos. La principal necesidad en la dieta de estos animales está en relación con los aminoácidos esenciales . Así pues, los peces no necesitan grandes cantidades de proteína, pero la proteína presente en su dieta debe contener una alta digestibilidad y tener los aminoácidos esenciales.

¿Cuál sería el perfil ideal de aminoácidos?

Para que se considere ideal, el perfil debe contener un total de 10 aminoácidos esenciales, no sintetizados por el organismo y, por lo tanto, deben adquirirse necesariamente mediante la alimentación. La cisteína y la tirosina se consideran semi-indispensables, porque para ellas existe la posibilidad de ser sintetizadas a partir de la metionina y la fenilalanina.

La deficiencia de aminoácidos esenciales reduce el crecimiento y el desarrollo de los peces, que pueden desarrollar anorexia. Además, esta deficiencia afecta al sistema inmunológico, dejando al animal más susceptible a las enfermedades infecciosas.

En este sentido, un estudio demostró que la deficiencia de aminoácidos en la dieta de la trucha arcoíris, aunque no afectó la producción de anticuerpos, la actividad de la lisozima y las proteínas C reactivas se redujeron, afectando el mecanismo de defensa de los animales.

Perros y gatos

Para los animales terrestres, como los perros y gatos , hay algunas particularidades en cuanto al requerimiento de aminoácidos.

Los gatos, al ser animales carnívoros, necesitan una gran cantidad de proteínas, preferiblemente de origen animal. En general, se recomienda el consumo de 10 g de proteína bruta por día para los gatos jóvenes, 12,5 g para los adultos y 41 g para las gatas en fase de lactancia Además, la taurina y la cisteína son aminoácidos esenciales para la dieta de los gatos, que es diferente de la dieta de los perros.

En el caso de los perros, se recomienda que los cachorros con una masa de aproximadamente 5 kg consuman hasta 56 g de proteínas por día. En los perros adultos con una masa corporal de 15 kg se recomienda consumir 25 g de proteínas al día. Los perros ancianos necesitan un mayor contenido de proteínas, alrededor de 75 g de proteínas por 1000 kcal/día.

También es importante considerar la pérdida de aminoácidos que se produce en el tracto gastrointestinal de los perros y los gatos. Después de la digestión de los alimentos, ciertos aminoácidos tienen mayores pérdidas en la materia fecal que otros. Este es el caso, principalmente, del aspartato, la treonina, la serina y el glutamato, los que presentan las mayores pérdidas para ambas especies.

Para compensar tales pérdidas, la dieta de los animales domésticos debe ser reforzada en estos aminoácidos específicos.

Cerdos

Los cerdos también necesitan la presencia de los 10 aminoácidos essenciales en sus dietas. En el caso de estos animales, es incluso necesario ser consciente de los aminoácidos limitantes. Estos son los que, en caso de no estar presentes, impiden que se produzca la síntesis de la proteína. La lisina, la metionina, la treonina y el triptófano son los aminoácidos limitantes para los cerdos, siendo la lisina el primer aminoácido limitante. 

Además, la hidrólisis enzimática puede ser un gran aliado en la nutrición de los cerdos. Los estudios han demostrado que el uso de proteasas para descomponer las proteínas en péptidos más pequeños y fácilmente digeribles da lugar a un mejor crecimiento y desarrollo de los cerdos.

Un estudio en el sitio de Pig Progress mostró que la adición de un probiótico y una proteasa a la dieta de más de 5.000 cerdos condujo a un aumento de la ganancia de peso de los animales, además de mayores tasas de supervivencia (2% de aumento). Por lo tanto, el uso de la proteína hidrolizada surge como una opción viable para la nutrición de los cerdos.

Aplicaciones de la proteína hidrolizada de pollo en la nutrición animal

La proteína hidrolizada de pollo tiene un alto valor nutritivo, desarrollada con materias primas frescas de alta calidad procedentes del sacrificio de aves, como vísceras, despojos y carne de pollo, siendo considerada una proteína funcional especialmente formulada para mejorar el rendimiento de la alimentación animal. Se produce a través del proceso de hidrólisis enzimática, que genera cadenas más pequeñas de aminoácidos y péptidos bioactivos.

Este ingrediente contiene todos los aminoácidos esenciales, y ya se han identificado y secuenciado más de 70 péptidos diferentes. Por lo tanto, es un ingrediente adecuado desde el punto de vista nutricional para su aplicación en la alimentación de animales como animales acuáticos, cerdos, perros y gatos.

Esta mejora se confirmó principalmente en los animales acuáticos, ya que la proteína hidrolizada de pollo tuvo un efecto positivo en la nutrición de especies acuáticas , como la tilapia, donde se encontró que el 94% de este ingrediente era digerido. Además, la disponibilidad de todos los aminoácidos presentes en la proteína hidrolizada era superior al 90%.

La tilapia también mostró un gran atractivo para las dietas que contienen proteínas hidrolizadas de pollo. La adición del 5% del ingrediente en el alimento administrado aumentó el índice de palatabilidad en un 10,82% en comparación con el grupo de control, que contenía un 5% de harina de pescado.

En cuanto al rendimiento, la tilapia tuvo un aumento del 23% en el aumento de peso con la inclusión de un 2,5% de proteína hidrolizada de pollo durante la etapa postlarval. La tasa de supervivencia aumentó un 12% en comparación con el grupo de control alimentado con harina de pescado. La mejora causada por la proteína hidrolizada de pollo también se observó en otros parámetros, como la tasa de conversión del alimento (40% de mejora) y el aumento de peso final de los alevines (23% de aumento).

La proteína hidrolizada de pollo también ha sido probada en la dieta de otras especies, con buenos resultados.

Un estudio publicado en el Journal of Animal Science and Biotechnology mostró que la incorporación de este ingrediente en una proporción del 6% en el alimento de los lechones destetados promovió un aumento significativo del crecimiento de los animales, en comparación con la dieta de control, sin la adición de proteína hidrolizada.

Para los perros y gatos, la palatabilidad de la proteína hidrolizada de pollo es especialmente atractiva. Además, el ingrediente es altamente digerible para estas especies, causando una considerable reducción de la producción de heces. En el estudio de la Revista Brasileña de Medicina Veterinaria y Zootecnia, los subproductos de las aves en la comida para perros, mostraron una digestibilidad entre el 65 y el 91%. Cabe mencionar que los ingredientes producidos por hidrólisis enzimática pueden aumentar estos valores de digestibilidad. 

Péptidos bioactivos y el fortalecimiento del sistema inmunológico

Los péptidos bioactivos se definen como fragmentos de secuencias de aminoácidos en una proteína capaces de conferir funciones biológicas más allá del valor nutritivo. Suelen tener entre 2 y 20 aminoácidos en la cadena, una gran abundancia de residuos hidrofóbicos de aminoácidos y la presencia de arginina, lisina y prolina. Una de las acciones más conocidas y relevantes para el organismo animal es la capacidad antioxidante que presentan algunos péptidos bioactivos.

La actividad antioxidante es de gran importancia para el sistema inmunológico de los animales, ya que la oxidación es un proceso natural que se produce en todo momento en las células del organismo como consecuencia de la respiración. En general, la oxidación da lugar a la formación de radicales libres y especies reactivas de oxígeno que, para disipar la energía, reaccionan con otras moléculas en las células, haciendo que el proceso se extienda. Como consecuencia, se genera un daño en los lípidos, los carbohidratos, las proteínas estructurales y el ADN, que se relaciona con una serie de efectos negativos para la salud, como los procesos inflamatorios excesivos y el desarrollo de enfermedades crónicas y degenerativas.

Para evitar que la oxidación se produzca en exceso, las células también tienen sustancias antioxidantes. Estas moléculas reaccionan con radicales libres y especies reactivas de oxígeno, estabilizándolas e impidiendo su reacción en cadena, dañando las macromoléculas.

Por lo tanto, se puede decir que las células del organismo animal tienen un equilibrio entre los factores pro-oxidantes y antioxidantes. Cuando se altera este equilibrio debido a un exceso de factores pro-oxidantes, existe una condición conocida como estrés oxidativo. La permanencia de esta condición durante mucho tiempo puede llevar a los efectos perjudiciales para la salud que se mencionan aquí. En este sentido, el consumo de péptidos bioactivos es fundamental para la prevención de las enfermedades mencionadas.

Además, en los animales los péptidos bioactivos pueden ayudar en importantes funciones fisiológicas como la actividad antimicrobiana y la regulación endocrina. Una vez consumidos, estos péptidos ejercen su actividad en el intestino delgado, donde se generan señales que se transmiten al cerebro, al sistema endocrino y al sistema inmunológico, lo que genera un impacto positivo en todo el cuerpo del animal.

Los efectos prácticos de los péptidos bioactivos

Un efecto muy interesante de los péptidos bioactivos es la inhibición de la enzima convertidora de angiotensina (ECA). La ECA participa en la formación de un péptido vasoconstrictor y, por lo tanto, está asociada al desarrollo de la hipertensión.

Algunos péptidos bioactivos son capaces de inhibir la ECA, reduciendo el riesgo de hipertensión.

Como antimicrobianos, estos péptidos actúan causando daños a la membrana celular de las bacterias, interfiriendo en las funciones intracelulares de sus proteínas, lo que induce la agregación de proteínas citoplasmáticas, afectando el metabolismo de las bacterias, que se vuelven incapaces de realizar sus funciones.

La enzima pepsina, a pH 5.5, temperatura de 23 ºC, concentración de sustrato del 1% durante 3h de reacción produce péptidos de masa molecular entre 445 y 2148 Da con actividad antimicrobiana y antihipertensiva.

Las enzimas alcalasa, pepsina y tripsina producen péptidos de 1000-2000 Da con actividad antioxidante y antiinflamatoria si se realiza la hidrólisis a pH 7.0 a 50 ºC durante 8h.

La presencia de péptidos bioactivos en la proteína hidrolizada de pollo en la proporción de 2 a 3% en los alimentos de tilapia (alevines) aumentó el número de vellosidades en los intestinos de los animales. Además, también se observó un aumento en el área nuclear de los hepatocitos.

En la tilapia adulta, la inclusión del 2,4% de proteína hidrolizada de pollo resultó en un aumento del 6% en el rendimiento del filete. En estas pruebas también se observó que los péptidos antiadipogénicos bioactivos reducían considerablemente el contenido de triglicéridos totales y VLDL en los animales y promovían un aumento de los niveles de HDL, el colesterol beneficioso.

Digestibilidad: característica esencial para asegurar la absorción de las proteínas

La digestibilidad de las proteínas debe entenderse como la parte o porción de la proteína que puede ser hidrolizada por las enzimas digestivas en péptidos y aminoácidos y que, por lo tanto, estaría disponible biológicamente, siempre que no hubiera interferencia en la absorción de estos nutrientes por el organismo de los animales. La digestibilidad de la proteína es un factor importante para determinar el valor nutritivo de una proteína, ya que está directamente asociada a la absorción de estos componentes.

Las proteínas hidrolizadas, en general, presentan una gran ventaja en relación con la digestibilidad de las proteínas, ya que las moléculas presentes en estos productos son más pequeñas, se puede decir, que ya están parcialmente digeridas, ya que ahorra la hidrólisis de algunas enzimas que se encuentran en el sistema digestivo. De esta manera, estos componentes son más fácilmente absorbidos por el organismo animal, haciendo la digestión mucho más rápida y eficiente.

En el estudio, la proteína hidrolizada de pollo mostró una alta digestibilidad, in vitro, obteniendo valores entre 71 y 97%. Esta variación en la digestibilidad se debió al uso de diferentes enzimas en el proceso de hidrólisis, siendo la hidrólisis de la pechuga de pollo con la enzima Alcalasa la que mostró una mayor digestibilidad in vitro, del 97%.

Las pruebas realizadas con proteína hidrolizada de pollo mostraron una digestibilidad in vivo de aproximadamente el 94% en la tilapia y se demostró que era un ingrediente con un perfil de aminoácidos equilibrado para su aplicación en la alimentación de estos peces.

En el estudio realizado por Embrapa sobre la aplicación parcial de la proteína de mandioca en los piensos de tilapia, se sugiere que las proteínas vegetales no presentan una alta digestibilidad de estos animales, siendo más adecuada la aplicación de proteínas de origen animal, que presentan una alta digestibilidad y aumentan su rendimiento y calidad de vida.

Palatabilidad: característica esencial para garantizar el consumo

Ya hemos hablado aquí sobre la calidad de las proteínas hidrolizadas y los avances relacionados con la disponibilidad de péptidos bioactivos en estos ingredientes. Sin embargo, todos estos beneficios serían en vano si los animales no se sintieran atraídos lo suficiente como para consumir el alimento con este tipo de fuente de proteína.

La palatabilidad mide cuán deseable y atractivo es un determinado alimento para los animales. Es decir, cuando el animal entra en contacto con el alimento, ¿qué tan dispuesto está a consumirlo?

Las mascotas, por ejemplo, tienen una cantidad mucho mayor de receptores de aroma en comparación con los humanos. Esto hace que los perros y gatos sean extremadamente sensibles al olor, sabor y textura de su comida.

Por lo tanto, no tiene mucho sentido desarrollar una formulación animal rica en nutrientes si no es lo suficientemente sabrosa.

Algunos medidores pueden utilizarse para determinar la palatabilidad de las formulaciones de alimentos:

  •   Primera elección (sabor): mide, de entre una variedad de alimentos, por cuál el animal se siente más atraído en el primer contacto. También se puede medir la vivacidad del animal cuando se acerca al alimento que se está analizando;
  •   Tasa de ingestión (sabor): esta tasa corresponde a la cantidad de alimento analizado  consumido por el animal dividido por la cantidad total de alimento consumido;
  •   Tasa de consumo (olor, textura, sabor): representa la preferencia que muestra una población de animales por una fórmula sobre las demás.

En el caso de la cría de cerdos y la acuicultura, los piensos de bajo sabor tienen un efecto muy negativo en la rentabilidad del negocio, lo que da lugar a que los animales tengan un rendimiento y un desarrollo inferiores a los previstos.

En el caso de los cerdos, deben evitarse las fuentes de proteínas que contengan factores antinutricionales como los taninos, los glucosinolatos y los glicoalcaloides. También es necesario reducir el nivel de ácidos orgánicos, que son responsables de una considerable disminución de la palatabilidad.

En el caso de peces como la tilapia, ya se ha informado en estudios in vivo de que algunas fuentes de proteínas vegetales disminuyen la palatabilidad, lo que afecta negativamente al aumento de peso de los animales. Este resultado se ha observado en estudios en los que se han añadido diferentes partes de mandioca como ingredientes de piensos acuáticos.

Por otro lado, las proteínas hidrolizadas producidas a partir de materias primas de origen animal, como la proteína hidrolizada de pollo, tienen una agradable palatabilidad y no tienen factores antinutricionales. Estas características hacen que, además de todo el potencial nutricional, los piensos con proteína hidrolizada añadida sean también atractivos para los animales, contribuyendo a una mejora del rendimiento.

Conclusión

Parte fundamental de la nutrición animal, en las especies más variadas, las proteínas y los aminoácidos deben estar presentes en la dieta de forma equilibrada y biológicamente activa, siempre teniendo en cuenta la cuestión de los aminoácidos esenciales y limitantes.

Para cumplir este requisito y producir efectos beneficiosos en el desarrollo de los animales, es necesario utilizar como ingredientes buenas fuentes de proteínas. En este escenario surgen las proteínas hidrolizadas, especialmente la proteína hidrolizada de pollo, producida por hidrólisis enzimática a partir de subproductos de la agroindustria.

Además de un alto índice de digestibilidad y palatabilidad, la proteína hidrolizada de pollo puede tener péptidos bioactivos que desempeñan funciones esenciales en el organismo del animal, manteniéndolo sano y libre de problemas relacionados con el crecimiento y el sistema inmunológico. También añade valor a los subproductos de la industria, reduciendo la posibilidad de desperdicio y el riesgo ambiental.

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