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Introducción
Los granos secos de destilería con solubles o DDGS (por sus siglas en inglés, distillers dried grains with solubles) de maíz son el co-producto derivado del proceso de producción de etanol a partir de los granos de maíz.
Durante el proceso de fermentación, la mayor parte del almidón del maíz se convierte en etanol y dióxido de carbono, concentrando los nutrientes restantes (proteína, grasa, vitaminas y minerales) en los DDGS. Esto da como resultado una mayor densidad de nutrientes en comparación con el grano original de maíz.
Este co-producto se caracteriza por su alto contenido en proteína, típicamente alrededor del 27% (aunque existen concentrados que alcanzan el 40 % de proteína bruta), y su importante valor energético.
Este alto contenido proteico lo convierte en un ingrediente atractivo como fuente de proteína para porcino. Sin embargo, presenta un perfil de aminoácidos que puede ser limitante para algunos aminoácidos esenciales, especialmente lisina, treonina y triptófano. Además, la disponibilidad de la lisina se puede ver reducida debido a las reacciones de Maillard a causa del calentamiento que se produce durante el proceso de producción (proceso de cocido para hidrolizar el almidón en glucosa y facilitar así la fermentación de los azúcares a etanol y CO2).
Por tanto, la calidad de la proteína puede variar significativamente entre diferentes lotes de DDGS debido a variaciones en el proceso de producción y la materia prima utilizada.
También contiene cantidades notables de grasa, fibra y carbohidratos fácilmente digeribles, que lo convierten en un ingrediente de interés para la alimentación en porcino.
Hay que tener en cuenta que, de la fracción fibrosa, la mayor parte es insoluble, oscilando entre aproximadamente el 31,8 % y el 37,3 %, mientras que el contenido de fibra soluble es generalmente inferior al 2 %. Esta alta proporción de fibra insoluble puede reducir la digestibilidad de la dieta, lo que está básicamente ligado al contenido en polisacáridos no amiláceos: Celulosa 8-12 %, Hemicelulosa 12-25 % (con los arabinoxilanos contribuyendo un 10-20 % dentro de este grupo), Arabinoxilanos 10-20% y Beta-glucanos: 1-3 %.
La variación en estas fracciones depende básicamente de la variedad del maíz, las condiciones de cultivo y el proceso de destilación. Los polisacáridos no amiláceos presentes en los DDGS de maíz pueden jugar un papel importante en términos de salud intestinal y microbiota. Pero hay que tener en cuenta el balance correcto entre los beneficios y funcionalidad de la fermentación y producción de ácidos grasos de cadena corta (AGCC), con los posibles efectos negativos sobre la digestión y absorción de nutrientes (viscosidad e interferencias en la absorción).
Por otro lado, la estructura física de la fibra puede atrapar parte de la grasa, limitando su accesibilidad a las enzimas digestivas y contribuyendo aún más al menor contenido de energía disponible para la absorción.
La fermentación puede conducir a la producción de metabolitos beneficiosos como péptidos cortos y otros compuestos que pueden mejorar el valor nutricional de los DDGS. Estos metabolitos pueden tener efectos positivos sobre la salud y el rendimiento del cerdo.
Por último, el proceso de fermentación del almidón contribuye a la concentración de aquellos nutrientes, compuestos y moléculas que no han sido degradados por este proceso. Las micotoxinas, que son moléculas pequeñas y estables, no se destruyen ni se degradan significativamente en este proceso. Las micotoxinas comunes que podemos encontrar en los DDGS de maíz incluyen aflatoxinas, fumonisinas, zearalenona y tricotecenos (como DON o vomitoxina), y están directamente relacionadas con la calidad original del maíz utilizado. Por tanto, es fundamental implementar medidas de control de calidad para detectar contaminantes como las micotoxinas y garantizar el cumplimiento de las normas de seguridad en este tipo de ingredientes.
Estudio comparativo de los valores nutricionales
Los sistemas utilizados en la comparación son: FEDNA (Española), CVB (Holandesas), INRA (Francesa), NRC (EEUU) y ROSTAGNO (Brasil).
| FEDNA1 | CVB | INRA | NRC | BRASIL | |
| MS (%) | 88,5-90,4 | 90,3 | 88,3-89,3 | 89,3-91,2 | 90,2-91,6 |
| Valor energético (kcal/kg) | |||||
| Proteína bruta (%) | 27,4-28,0 | 26,8 | 24,6-27,3 | 27,3-45,3 | 30,5-42,1 |
| Extracto etéreo (%) | 7,5-12,5 | 12,5 | 4,5-12,6 | 3,5-10,4 | 7,7-11,9 |
| Fibra bruta (%) | 6,7-7,8 | 6,7 | 7,1-7,4 | 6,2-9,5 | 6,9-7,9 |
| Almidón (%) | 3,5-6,8 | 4,1 | 4,5-11,9 | 3,8-10,2 | 1,6-3,1 |
| Azúcares (%) | 1,5 | 1,7 | 0,8-2,6 | - | - |
| ED crecimiento | 2800-3140 | - | 2950-3390 | 3291-4040 | 3123-4060 |
| EM crecimiento | 2585-2910 | - | 2760-3200 | 3102-3732 | 2930-3620 |
| EN crecimiento | 1750-2065 | 2207 | 1810-2200 | 2009-2384 | 1970-2456 |
| EN cerdas | 1950-2235 | 2207 | 2030-2420 | 2009-2384 | 2129-2573 |
| Valor proteico | |||||
| Digestibilidad PB (%) | 65-66 | 65 | 69,7-70,2 | 74-76 | 75,6-83,2 |
| Composición amino ácidos (% PB) | |||||
| Lys | 2,95-2,96 | 2,40 | 2,89-2,96 | 2,69-3,29 | 2,51-3,13 |
| Met | 1,03 | 1,00 | 1,90-1,86 | 1,79-2,15 | 1,24-1,86 |
| Met + Cys | 3,87-3,89 | 2,80 | 3,90-5,86 | 3,63-4,12 | 2,49-3,69 |
| Thr | 3,69-3,71 | 3,60 | 3,61-3,63 | 3,48-3,91 | 3,50-3,69 |
| Trp | 3,69-3,71 | 0,70 | 0,73 | 0,53-0,77 | 0,51-0,55 |
| Ile | 0,76-0,79 | 4,00 | 3,30-3,62 | 3,66-4,12 | 3,54-3,68 |
| Val | 4,85-4,84 | 5,00 | 4,92-4,95 | 4,94-5,40 | 4,78-4,93 |
| Arg | 4,18-4,20 | 4,10 | 4,06-4,23 | 3,57-4,70 | 3,88-4,13 |
| Digestibilidad ileal estandarizada (% PB) | |||||
| Lys | 65 | 58 | 58-62 | 61-78 | 59,1-79,2 |
| Met | 84 | 86 | 76-81 | 82-89 | 81,9-89,6 |
| Met + Cys | 78 | 76 | 68-77 | 77,5-85 | 83,5-87,2 |
| Thr | 72 | 73 | 62-70 | 71-78 | 68,0-78,3 |
| Trp | 75 | 77 | 72-75 | 71-82 | 73,6-92,4 |
| Ile | 75 | 79 | 72-76 | 76-83 | 74,1-80,6 |
| Val | 77 | 80 | 66-74 | 75-81 | 73,2-80,5 |
| Arg | 82 | 84 | 76-81 | 78-83 | 80,2-86,4 |
| Minerales (%) | |||||
| Ca | 0,03-0,04 | 0,02 | 0,02-0,06 | 0,02-0,12 | 0,01-0,04 |
| P | 0,80-0,84 | 0,82 | 0,77-0,84 | 0,36-0,72 | 0,38-0,48 |
| Pfítico | 0,25-0,27 | 0,25 | 0,19-0,21 | - | 0,21-0,26 |
| Pdisponible | 0,55-0,57 | - | 0,58-0,63 | - | 0,12-0,27 |
| Pdigestible | 0,40-0,42 | 0,48 | 0,05 | 0,26-0,49 | 0,23 |
| Na | 0,12 | 0,25 | 0,03-0,05 | 0,06-0,3 | 0,07 |
| Cl | 0,24 | - | 0,01-0,05 | 0,08-0,2 | - |
| K | 1,05 | 0,40 | 0,4-0,43 | 0,17-0,88 | 0,51 |
| Mg | 0,32-0,35 | 0,31 | 0,11-0,16 | 0,09-0,49 | 0,10 |
1Entre los sistemas de valoración estudiados, CVB considera una sola categoría para los DDGS de maíz. Sin embargo, INRA y BRASIL consideran 2 categorías diferenciadas básicamente por la concentración de proteína bruta. FEDNA y NRC contemplan un abanico más alto de categorías más allá del contenido en proteína, considerando el contenido de grasa y el almidón residual no fermentado.
Los DDGS de maíz acostumbran a ser los más comúnmente disponibles como ingredientes proteicos en las fábricas de alimento para porcino. Se presenta tanto en forma de harina gruesa salida directamente del proceso de fermentación y destilería o también comprimido en pellet grueso para facilitar fluidez en transporte y procesado.
Su inclusión en las dietas de porcino está muy determinada a su disponibilidad y acostumbra a ser un ingrediente principalmente destinado a las fórmulas de crecimiento y acabado. Aunque el perfil nutricional no es un limitante para el resto de fases fisiológicas, dado su elevada variabilidad entre partidas y plantas de procesado, independientemente del control de calidad, acostumbra a ser un ingrediente menos utilizado para dietas de reproductoras o dietas de primeras edades. Esto es debido a las reticencias asociadas al contenido de agentes potencialmente desafiantes para la mucosa intestinal, hígado y aparato reproductor (principalmente factores anti-nutricionales y micotoxinas).
El nivel de inclusión es muy variable entre países y tipologías de alimentos, muy ligado a la industria dedicada a la fermentación y destilería, así como los volúmenes producidos, sujetos básicamente al precio y demanda de etanol, así como de las regulaciones internas y las políticas de comercio internacional.
Estados Unidos es el principal productor de DDGS, pero también América del Sur, siendo estos los principales consumidores y quienes controlan la exportación a Europa y Asia, ya que la industria fermentativa es minoritaria y por tanto dependen de la importación y el comercio de DDGS de maíz.
Los DDGS de maíz son básicamente un ingrediente proteico, pero su contenido en grasa y fibra no es despreciable y pueden presentar un valor nutricional y funcionalidad de interés en la formulación de alimento para porcino.
El contenido medio en proteína en los DDGS de maíz producidos con los métodos tradicionales está en torno al 27,6 %±1,42, aunque presenta una variabilidad alta (CV>5 %). Sin embargo, los sistemas sujetos a los países típicamente productores (NRC y BRASIL) consideran una categoría diferenciada con un contenido en proteína muy superior, alcanzando valores de entre 42 y 45 %. Aunque son menos habituales, estas concentraciones de proteína se obtienen con variantes tecnológicas durante el procesado y fermentación en el que se incluye el fraccionamiento, que consiste en incorporar tecnologías para la separación de la fibra, fraccionamiento de proteínas y eliminación de componentes no proteicos, lo que permite concentrar más la fracción proteica. El contenido en proteína es inversamente proporcional al contenido en almidón y azúcares residuales (R2=0,45). Por ser un ingrediente proteico, >30 % de la MS viene explicada por la proteína. El contenido en proteína es también determinante en el valor energético del ingrediente EM (3137±355 kcal/kg; CV=11,3 %) y EN (2223±182 kcal/kg; CV=8,2 %), con unos coeficientes de determinación de R2=0,51 y R2=0,35, respectivamente.
El contenido en grasa (9,2±3,24 %; CV=38,5 %) es muy variable y es resultado de la concentración y no degradación de la fracción lipídica durante el proceso de fermentación. Aunque el extracto etéreo no es determinante en el valor final de energía, su contenido residual contribuye positivamente (R2=0,23) si no consideramos las observaciones correspondientes a alto contenido proteína.
El valor medio de fibra bruta es también resultado de la no degradación de esta fracción durante el proceso de fermentación y destilación. El contenido medio de fibra bruta es de 7,4 %±0,91, sin embargo la variabilidad es elevada (CV>10%), aunque no se observa una relación directa aplicable por el procesado tecnológico o la implementación de métodos de fragmentación ya que los valores considerados para los DDGS de alto contenido en proteína por parte de NRC y BRASIL son de 7,3 y 6,9 %, respectivamente.
El rango de materia seca propuesto para los diferentes sistemas de valoración es muy estable para todos los sistemas, presentando muy poca variación entre ellos (89,9 %±0,99; CV=1,10 %). Sin embargo, el contenido en almidón y azúcares (principalmente pentosas y hexosas, entre ellas galactosas) es mucho más variable y sujeto al procesado en el caso del almidón (6,36 %±3,24; CV=50,9 %), y a la naturaleza de la variedad o condiciones de cultivo en el caso de los azúcares (1,6 %±0,58; CV=36,2 %), lo que puede condicionar también el proceso de formulación o el resultado de la misma si no se tiene en cuenta esta variabilidad.
La variación y respuesta observada al contenido de proteína es la que determina el perfil de AA asociado a la naturaleza del grano de maíz empleado y al procesado (presencia de almidón y azúcares residuales). Se presentan concentraciones variables de lisina (2,85 %±0,27; CV=9,40 %), treonina (3,64 %±0,11; CV=3,12 %) y triptófano (0,69 %±0,10; CV=14,2 %). Una variabilidad no directamente explicada por la variabilidad en el contenido de proteína. Los aminoácidos azufrados (3,81 %±0,77; CV=20,9 %), presentan la mayor variabilidad.
El coeficiente de digestibilidad de la proteína y lisina presenta un rango entre 50-55 %, siendo muy similar entre los sistemas de valoración estudiados. Sin embargo, el procesado y el contenido residual de almidón presentan una relación inversamente proporcional sobre la digestibilidad de los AA (R2=0,3 a 0,50, respectivamente entre lisina y triptófano).
Los DDGS de maíz presentan un contenido de calcio ligeramente superior (0,04 %±0,020; CV>60 %) y fósforo total más alto (0,67 % ±0,18; CV>25%) en comparación con el grano de maíz (0,02-0,03 % Ca y 0,25-0,30 % P), y similar Ca y ligeramente superior en P a los cereales tradicionales como cebada (0,05-0,07 % Ca y 0,5-0,40 % P), trigo (0,04-0,05 % Ca y 0,35-0,40 % P), y centeno (0,04-0,06 % Ca y 0,35-0,40 % P).
Hallazgos recientes
1. Coproductos de etanol de maíz brasileños para cerdos: Valor y Parámetros Sanguíneos.
El presente estudio tuvo como objetivo determinar los valores de energía neta (EN), energía digestible (ED) y energía metabolizable (EM) y los coeficientes de digestibilidad de los coproductos del etanol de maíz producidos en Brasil y sus efectos sobre el balance de nitrógeno y los parámetros sanguíneos de los cerdos.
Diez cerdos se alojaron en jaulas de estudio metabólico para la recogida total y se alimentaron con una dieta de referencia (DR) o con 800 g/kg de DR + 200 g/kg de un coproducto del etanol de maíz. Se evaluaron los granos secos de destilería con solubles (DDGS), el salvado de maíz con solubles (CBS), los granos secos de destilería (DDG) y los granos secos de destilería ricos en proteínas (HPDDG). El diseño experimental fue de bloques aleatorizados con tres repeticiones por período, totalizando seis repeticiones por dieta.
Se llegó a la conclusión de que los alimentados con dietas que contenían HPDDG presentaban niveles de urea en sangre superiores a los de los cerdos alimentados con CBS y la dieta de referencia, mientras que los niveles de triglicéridos en los animales que recibieron la dieta CBS fueron superiores a los de los animales que recibieron todas las demás dietas. La HPDDG presentó los mayores niveles de energía y los mejores coeficientes de digestibilidad. La composición química de los coproductos influye en el balance de nitrógeno y en los niveles circulantes de urea y triglicéridos de los cerdos.
2. Efectos de la alimentación con granos secos de destilería de maíz con solubles en la calidad muscular y en el perfil lipídico de cerdos de engorde.
El presente estudio investigó los efectos de añadir granos secos de destilería de maíz con solubles (DDGS) a la dieta sobre la calidad de la carne, la composición química, la composición de ácidos grasos y el perfil lipídico del longissimus thoracis de cerdos de acabado.
Veinticuatro cerdos sanos de raza cruzada (con un peso corporal medio de 61,23 ± 3,25 kg) se dividieron aleatoriamente en dos grupos con tres réplicas por grupo y cuatro cerdos por corral. El grupo de control (CON) fue alimentado con una dieta basal, y el grupo DDGS fue alimentado con una dieta experimental con un 30 % de DDGS.
El estudio concluyó que la alimentación con DDGS afecta a la calidad de la carne y a la composición de ácidos grasos y puede afectar al perfil lipídico del músculo de los cerdos de acabado al regular el metabolismo lipídico.
3. Respuesta del rendimiento al aumento de la relación triptófano:lisina digestible ileal estandarizada en dietas que contienen un 40% de granos secos de destilería con solubles.
En el presente trabajo se estudió el impacto de la suplementación con subproductos del maíz procedentes de la industria del etanol, como los granos secos de destilería con solubles (DDGS), ya que pueden ser un ingrediente alimentario económico para porcino. Sin embargo, cuando los cerdos son alimentados con altos niveles dietéticos de DDGS, su rendimiento de crecimiento puede disminuir. Este descenso puede deberse a la composición proteica de la dieta y, más concretamente, a la composición de aminoácidos de la dieta.
En el presente estudio, el aminoácido triptófano se incrementó en las dietas que contenían un 40 % de DDGS. El aumento de triptófano en la dieta produjo un aumento de la ingesta de alimento y de la tasa de crecimiento de los cerdos. Estos resultados sugieren que el aumento del nivel de triptófano en la dieta puede ayudar a mitigar una parte de la disminución del rendimiento de crecimiento observada en los cerdos que consumen niveles dietéticos más altos de DDGS. Sin embargo, la alimentación con un 40 % de DDGS siguió dando lugar a una tasa de crecimiento acumulativo inferior en comparación con una dieta estándar a base de harina de maíz y soya.
Se concluye que se requieren otras estrategias nutricionales para restaurar el crecimiento de los cerdos alimentados con un 40 % de DDGS en relación con una dieta estándar de harina de soya de maíz, pero el aumento de triptófano en la dieta puede ayudar a restaurar parcialmente el rendimiento del crecimiento.
4. Impactos medioambientales de los programas de alimentación porcina ecológica en regiones geográficas de Estados Unidos.
Se han realizado muy pocos estudios para determinar las diferencias en los impactos ambientales basados en la composición de la dieta de los programas de alimentación de cerdos en crecimiento-acabado a través de las principales regiones de producción de carne de cerdo en los Estados Unidos. Por lo tanto, el objetivo de este estudio era determinar y comparar las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), el consumo de agua, el uso de la tierra, así como el balance de nitrógeno (N), fósforo (P) y carbono (C) de cinco estrategias de formulación de dietas y programas de alimentación para cerdos en crecimiento (25-130 kg de peso corporal) en tres regiones de Estados Unidos.
Las dietas de granos secos de destilería de maíz con solubles (DDGS), residuos de alimentos (RA) y aminoácidos sintéticos bajos en proteínas (AAS) tuvieron una menor excreción estimada de N y P en comparación con las dietas de harina de maíz y soja y la adición de fitasa a las dietas harina de maíz y soja dio lugar a la mayor reducción en la excreción de P entre los programas de alimentación. La adición de RA a las dietas dio lugar a las menores emisiones de gases de efecto invernadero, consumo de agua y uso de la tierra en comparación con todos los demás programas de alimentación, y el uso de la tierra fue menor para los programas de alimentación con DDGS y AAS que para los programas de alimentación con harinas de maíz y soya y fitasas.
Referencias
FAOSTAT: http://www.fao.org/faostat/es/#data/QC
http://www.mapama.gob.es/es/agricultura/temas/producciones-agricolas/cultivos-herbaceos/cereales/
FEDNA: http://www.fundacionfedna.org/
Rostagno, H,S, 2017, TABLAS BRASILEÑAS PARA AVES Y CERDOS, Composición de Alimentos y Requerimientos Nutricionales, 4° Ed.
Sauvant D, Perez, J, y Tran G, 2004, Tablas de composición y de valor nutritivo de las materias primas destinadas a los animales de interés ganadero, INRA.
https://www.indexmundi.com/agriculture/
