Procesamiento de alimentos: tamaño de partículas y relación con el rendimiento

El procesamiento de alimentos y la fabricación de dietas también han evolucionado de tal manera que la composición, las opciones de ingredientes y la forma de la dieta se han refinado para mejorar el consumo y la eficiencia de los alimentos. 

Para maximizar el rendimiento, las dietas de cerdos y aves deben contener el equilibrio correcto de los nutrientes esenciales necesarios para satisfacer las necesidades nutricionales de las distintas etapas de producción. 

La aplicación en la formulación de la dieta requiere un conocimiento íntimo del animal, sus necesidades diarias de nutrientes, el potencial de consumo de alimento y una comprensión de la capacidad de los alimentos seleccionados para proporcionar el nutriente objetivo al menor/mejor costo. 

Hoy en día, la mayoría de los alimentos para cerdos y aves se fabrican mediante el empleo de una combinación de tecnologías que incluyen la molienda física con molinos de martillos y/o de rodillos junto con el procesamiento hidrotérmico que incluye granulación, expansión o extrusión. 

Es bien sabido que los parámetros de procesamiento, como el grado de modificación de las partículas, la temperatura, la presión, la duración y el agua del procesamiento determinan las reacciones físicas y químicas entre los nutrientes, así como las propiedades adhesivas en las superficies de estas partículas. Estos atributos pueden influir directa e indirectamente en el impacto del alimento procesado en la microbiota del tracto digestivo y, por lo tanto, en la salud, el rendimiento y el costo del alimento animal. 

Los cerdos y las aves de corral son animales monogástricos que dependen en gran medida del repertorio de enzimas endógenas para su alimentación. Uno de los factores más importantes que determina la utilización del alimento en estos animales es la distribución del tamaño de las partículas. La reducción del tamaño de las partículas siempre incluye un paso de molienda con molino de martillos o de rodillos para facilitar el procesamiento posterior. Con respecto al rendimiento animal, cuanto menor es el tamaño de las partículas, mayor es la utilización del alimento debido a la mayor superficie específica de las partículas del alimento, lo que permite un mejor contacto con las enzimas digestivas. 

 En el caso de los cerdos, las úlceras gástricas son una de las causas más importantes de muerte súbita  y pueden ocasionar grandes pérdidas económicas. Las razones de la aparición de alteraciones del epitelio gástrico no han sido aclaradas claramente, pero numerosos informes indican que el tamaño de las partículas de los cereales y otros componentes de los alimentos son factores de riesgo.

La presencia de grandes cantidades de partículas finas en el alimento para cerdos conduce a una mayor incidencia de ulceración estomacal. En este contexto, las partículas más finas tienden a aumentar la fluidez del contenido del estómago, lo que se asocia con lesiones de la “pars esofágica”. 

 Los cerdos alimentados con una dieta de partículas gruesas tienen estómagos más pesados ​​que los cerdos alimentados con una dieta de partículas finas, esto se ve reflejado en que las dietas gruesas requieren más acción muscular para el procesamiento del estómago que las dietas finas. 

El proventrículo y la molleja son los verdaderos compartimentos del estómago, el HCl y el pepsinógeno se secretan en el proventrículo y se mezclan con el contenido de la molleja a través de movimientos musculares. 

Debido a que las aves de corral no tienen dientes, la molleja tiene una importante función adicional de moler el material de alimentación. 

La falta de componentes estructurales en las dietas de las aves se ha asociado con el proventrículo dilatado y una molleja no funcional, relacionándose con la utilización del alimento y la salud intestinal. 

Se ha informado también que el volumen de la molleja puede aumentar cuando se agregan a la dieta componentes estructurales como cereales enteros o molidos gruesos, aumentando el doble del tamaño original. 

Debido a la molienda en la molleja, las partículas que llegan al intestino delgado no tienen relación con el tamaño de las partículas del alimento, por lo tanto, el impacto del tamaño de las partículas del alimento en la fisiología del intestino delgado y del ciego es mínimo.

La distribución del tamaño de las partículas del alimento se ha asociado con una fuerte influencia en la presencia de bacterias patógenas entéricas. Los datos indican que el tamaño de partícula gruesa del alimento disminuye el pH en el contenido del estómago en comparación con el tamaño de partícula fina.

Los datos demuestran que los cerdos alimentados con triturados gruesos tenían una fermentación microbiana gástrica mucho más alta que los cerdos alimentados con dietas más finas relacionadas con una tasa de paso gástrico más lenta, mayor contenido de materia seca gástrica y consistencia. 

Con un pH gástrico bajo, se maximiza la digestión de las proteínas y las poblaciones de bacterias beneficiosas ( lactobacilos ) y se inhiben las bacterias dañinas como la E. coli enterotoxigénica. 

El tamaño de las partículas del alimento no solo afecta la ecología gástrica, sino también otras partes del TGI, en particular el intestino grueso. 

AVES DE CORRAL

Al igual que en los cerdos, la molleja en las aves se ha considerado una barrera importante para evitar que las bacterias patógenas entren al tracto intestinal. Las bacterias que ingresan al tracto intestinal a través del alimento tienen una mayor probabilidad de ser suprimidas en un ambiente altamente ácido. 

El tamaño de las partículas del alimento puede afectar las características fisiológicas y morfológicas del tracto gastrointestinal y, por lo tanto, el estado microbiano. 

Los procesos hidrotermales comunes (HTP) en la fabricación de alimentos incluyen:

• Granulación

• Extrusión

• Expansión 

El principio detrás de estos procesos es la aglomeración de partículas pequeñas en partículas más grandes por medio de compresión mecánica en combinación con la aplicación de humedad, calor, fuerzas de corte y presión de vapor . 

La mayoría de las salmonelas y coliformes pueden eliminarse mediante granulación a temperaturas superiores a 80 °C, mientras que las bacterias formadoras de esporas son resistentes al proceso de granulación a temperaturas tan altas como 90 °C. 

La etapa más crucial para la recontaminación del alimento procesado es en el momento del enfriamiento, ya que un gran volumen de aire atraviesa los enfriadores y el polvo recolectado de los enfriadores, con lo cual se podría tener una mayor probabilidad de contaminación en comparación con el polvo obtenido de otras áreas. 

La diversidad de la microbiota en una sección intestinal refleja en parte los tipos de sustratos de nutrientes en esa zona. La microbiota gastrointestinal obtiene la mayor parte de su carbono y energía de los compuestos luminales (dietéticos y/o endógenos),  que son resistentes a los ataques de fluidos digestivos o que el huésped los absorbe con tanta lentitud que las bacterias pueden competir con éxito por ellos. 

Dado que las especies bacterianas difieren en sus preferencias de sustrato y requisitos de crecimiento, la composición química y la estructura de la ingesta determinan en gran medida la distribución de especies de bacterias del tracto gastrointestinal. 

El tratamiento térmico de cereales para lechones (maíz y cebada) y la granulación con vapor aumentaron el rendimiento del crecimiento posterior al destete y cambiaron los perfiles de fermentación en el intestino. Los autores explicaron que las dietas granuladas estimulan la secreción de mucinas que facilitaron la colonización de Salmonella. alimentados con dietas granuladas. 

AVES DE CORRAL

Un experimento in vivo mostró que las aves alimentadas con dietas granuladas tenían concentraciones significativamente más altas de Salmonella enterica serovar Typhimurium DT12 en el tracto gastrointestinal que las aves alimentadas harina (“mash”).

De hecho, los estudios han demostrado que la granulación del alimento aumenta la incidencia de Salmonella en el contenido de mollejas y ciegos de pollos de engorde en crecimiento, lo que demuestra que la molleja puede ser un punto de control crítico importante para reducir la contaminación por Salmonella en pollos de engorde

Los beneficios del procesamiento de alimentos en términos de desempeño animal y economía no son cuestionables. 

Las preocupaciones relacionadas con aspectos como la calidad de los gránulos, la digestibilidad de los nutrientes, la desnaturalización de las proteínas y la eficiencia de la molienda seguirán estimulando las innovaciones en la fabricación de piensos. Las posibilidades de disminuir la intensidad de trituración de partículas durante la granulación, mediante la variación de los parámetros del proceso de granulación, son muy limitadas. 

Por lo tanto, con la evolución de las prácticas de producción porcina y avícola, los regímenes para el procesamiento de alimentos ya no se aprecian solo en términos de optimización de la utilización de nutrientes, sino también en términos del impacto en:

• El estado higiénico de los alimentos. 
• La eficacia de los aditivos para alimentos. 
• La salud animal.  
• La seguridad alimentaria.

Extracto resumen del artículo :

Frontier in Veterinary Science.Role of Feed Processing on Gut Health and Function in Pigs and Poultry: Conundrum of Optimal Particle Size and Hydrothermal Regimens (2019).