Tesis:
Influence of the origin of the soybeans on the chemical composition, protein quality, and apparent metabolizable energy of the soybean meals in broilers
- Autor: AGUIRRE TORIBIO, Lewis Alfonso
- Título: Influence of the origin of the soybeans on the chemical composition, protein quality, and apparent metabolizable energy of the soybean meals in broilers
- Fecha: 2024
- Materia:
- Escuela: E.T.S. DE INGENIERÍA AGRONÓMICA, ALIMENTARIA Y DE BIOSISTEMAS
- Departamentos: PRODUCCION AGRARIA
- Acceso electrónico: https://oa.upm.es/81064/
- Director/a 1º: GONZÁLEZ MATEOS, Gonzalo
- Director/a 2º: CÁMARA GARCÍA, Lourdes
- Resumen: In the present Doctoral Thesis, 2 experiments were conducted to evaluate the influence of the origin on chemical composition, protein fraction quality, energy content, and nutritional value of commercial soybean meals (SBM) for poultry diets. Also, to study correlations between the laboratory data (proximal analyses and protein fraction) and the in vivo energy content and digestibility of crude protein (CP) and amino acids (AA) of commercial SBM.
Experiment 1. An experiment was conducted to study the influence of the origin of the soybeans on the chemical composition, protein quality, and nutritive value of the SBM. A total of 160 commercial samples of SBM from South Africa (SAF), Argentina (ARG), Brazil (BRA), and USA, in equal numbers, were collected by specialized quality control personnel. The samples were analyzed for main components [CP, AA, crude fiber (CF), neutral detergent fiber, sugars, and minerals] and for protein quality indicators [urease activity (UA), protein dispersibility index (PDI), protein solubility in KOH (KOH), and trypsin inhibitor activity (TIA)]. In addition, the in vitro digestibility of the protein fraction (IVDP) of the SBM was determined using a two-step test that simulated the digestive processes occurring in the gastrointestinal tract of the chick. On 88% dry matter (DM) basis, the content of CP and CF was higher (P < 0.001) for the BRA meals (46.9 and 4.63%) than for the SAF (45.9 and 3.75%), ARG (46.2 and 4.18%), and USA (46.2 and 4.18%) meals. Sucrose and stachyose contents were higher (P < 0.001) for the SAF (8.76 and 4.83%) and USA (7.33 and 5.08%) meals than for the ARG (6.86 and 4.67%) and BRA (5.80 and 4.45%) meals. The AA profile (% CP) varied with the origin of the SBM, with Lys being more abundant in the SAF and USA meals than in the ARG and BRA meals (P < 0.001). The UA, PDI, KOH, and TIA values were highest for the SAF meals and lowest for the ARG meals, with USA and BRA meals showing intermediate values. At 1 and 3 h post-incubation, the IVDP was higher (P < 0.001) for the USA (77.9 and 82.3%) and the SAF (77.3 and 82.5%) meals than for the ARG (75.9 and 81.0%) and the BRA (76.0 and 81.0%) meals. Independent of the origin of the SBM, significant correlations were detected between IVDP at 3 h post-incubation and TIA (r = 0.353; P < 0.001) and KOH (r = 0.217; P < 0.05), but not with UA or PDI. Trypsin inhibitor activity was correlated with KOH (r = 0.602; P < 0.001) and PDI (r = 0.368; P < 0.001) but not with UA.
In Experiment 2. We evaluated the chemical composition, protein quality, and the IVDP of commercial SBM samples from the main SBM exporter countries, ARG, BRA, and USA (n = 9 per each country). In addition, we studied the apparent metabolizable energy corrected for nitrogen (AMEn) content and the apparent (AID) and standardized (SID) ileal digestibility of the CP and AA of these 27 SBM samples in broilers at 21 d of age. The SBM samples were collected at random from European crushers and feed mills by specialized personnel and analyzed for main components and protein quality indicators. In addition, the IVDP of the SBM was evaluated using 3 accepted methodologies based on enzymatic digestion, that simulated the digestive processes occurring in the gastrointestinal tract of the chicks. On 88% DM basis, the SBM from BRA had more CP (46.9 vs.46.0 and 45.9%; P < 0.05) and less sucrose (5.21 vs. 6.28 and 6.47%; P < 0.001) and stachyose (4.20 vs. 4.66 and 4.78%; P < 0.05) than the SBM from USA and ARG. Per unit of CP, the contents in Lys, total sulfur AA, and the sum of 5 key AA (Σ 5 AA; Lys, Met, Cys, Thr, and Trp) were higher for the USA meals than for the South American meals (P < 0.05). All protein quality indicators were higher for the USA than for the BRA and ARG meals (P < 0.05). Reactive Lys (RLys), obtained by the furosine procedure was higher for the ARG meals than the BRA meals, with USA meals being intermediate (P < 0.05). However, RLys did not vary among SBM origins when the homoarginine procedure was used. The origin of the soybeans did not affect the IVDP in any of the 3 in vitro methodologies used.
For the in vivo assay, broilers received a commercial corn-SBM diet in crumble form from hatch to 16 d of age and then, their corresponding experimental diets for 5 d. The experimental diets resulted from the combination of 53% of a nitrogen-free diet (dextrose, soybean oil, lignocellulose, and vitamins and minerals) and 47% of the corresponding SBM tested, as the unique source of nitrogen. Each of the 27 experimental diets was replicated 6 times and the experimental unit was a cage with 8 broilers. On 88% DM, the AMEn (2,334 vs. 2,282 and 2,277 kcal/kg; P = 0.062) tended to be higher for the USA meals than for the ARG and BRA meals. Also, the SID of the protein was greater (P < 0.001) for the USA meals than for the BRA meals, with the ARG being intermediate (92.0 vs. 90.9 and 91.4%; respectively). The SID of Lys (93.6 vs. 92.2 and 93.1%; P < 0.001) and Σ 5 AA (91.5 vs. 90.3, and 91.1%; P < 0.05) were higher for the USA meals than for BRA meals, with the ARG meals being intermediate. Similar differences to those reported for the SID were found for the AID values. Based on the coefficient of variation (%), the AID and SID values of the SBM samples for all key AA except Trp, were less variable for the USA than for the South American meals. From 17 to 21 d of age, birds fed the USA meals ate more, grew faster, and had better feed conversion ratio than birds fed the BRA and ARG meals (P < 0.01). Independent of the origin of the soybeans, the AMEn was positive correlated with the SID of CP (r = 0.523; P < 0.01) and SID of Lys (r = 0.492; P < 0.01) of the SBM, as well as with the RLys using the homoarginine procedure (r = 0.466; P < 0.05) of the SBM. The SID of CP and Lys of the SBM were positively correlated with the RLys using the homoarginine procedure (r = 0.553 and r = 0.559; P < 0.01) and with all the key main protein quality indicators of the SBM (P < 0.10), except UA. In vitro digestibility tests of the CP were not consistently related to in vivo CP and AA digestibility and AMEn of the SBM (P > 0.05).
In summary, the chemical composition, protein quality, and IVDP of the SBM were influenced by the origin of the soybeans. Also, the AMEn content and the ileal digestibility of CP and AA of the SBM varied with the origin of the soybeans. Consequently, nutritionists and feed mill managers should use different matrices to evaluate more accurately the nutritional value and protein quality of SBM, specially taking into consideration the differences in digestibility and quality of the protein fraction and energy content of the SBM among different batches and origin of the soybeans in the formulation of poultry diets.
RESUMEN
La presente Tesis Doctoral está compuesta por 2 Experimentos cuyo objetivo principal fue estudiar la composición química, calidad de la fracción proteica y el contenido energético de la harina de soja (HS) para su uso en piensos de broilers. Además, estudiar correlaciones entre análisis de laboratorio y datos in vivo del contenido energético y digestibilidad de la proteína bruta (PB) y aminoácidos (AA) de HS comerciales en broilers.
Experimento 1. Se evaluó la composición química, indicadores de calidad de la proteína y la digestibilidad in vitro de la proteína (IVDP) de la HS de diferentes orígenes. En total, 160 muestras de HS de Argentina (ARG), Brasil (BRA), Estados Unidos de América (USA) y Sudáfrica (SAF), en igual número por país (n = 40), fueron colectadas de forma aleatoria por personal de control de calidad especializado. Las muestras fueron analizas para los principales componentes [PB, AA, fibra bruta (FB), fibra neutro detergente, azúcares y minerales] e indicadores de calidad de la proteína [ actividad de ureasa (UA), índice de dispersibilidad de la proteína (PDI), solubilidad de la proteína en KOH (KOH) e actividad inhibidora de tripsina (TIA). Además, la digestibilidad in vitro de la proteína (IVDP) de las HS, fue determinada usando un test que simula los procesos que ocurren en el sistema gastrointestinal del ave. Sobre un 88% de materia seca, la PB y FB fue mayor (P < 0,001) en las HS de BRA (46,9 y 4,62%) que en las HS de SAF (45,9 y 3,75%), ARG (46,2 y 4,18%) y USA (46,2 y 4,18%). El contenido de sacarosa y estaquiosa fue mayor (P < 0,001) en las HS de SAF (8,76 y 4,83%) y USA (7,33 y 5,08%) en comparación a las HS de ARG (6,86 y 4.67%) y BRA (5,80 y 4.45%). El perfil de aminoácidos (% PB) varió con el origen de la HS, siendo la lisina más abundante en las HS de SAF y USA que en las HS de ARG y BRA (P < 0,001). Todos los indicadores de calidad de la proteína fueron mayores para las HS de SAF y menor para las HS de ARG, con las HS de USA y BRA presentando valores intermedios. La IVDP, utilizando una digestión enzimática (pepsinas y pancreatinas), tras 1 o 3 h post-incubación fue mayor (P < 0,001) para las harinas de USA (77,9 y 82,3%) y SAF (77,3 y 82,5%) que para las harinas de ARG (75,9 y 81,0%) y BRA (76,0 y 81,0%). Independientemente del país de origen de la HS, la IVDP a 3 h post-incubación se correlacionó positivamente con la TIA (r = 0,353; P < 0,001) y KOH (r = 0,217; P < 0,05), pero no con la UA ni con el PDI. La TIA se correlacionó con KOH (r = 0,602; P < 0,001) y PDI (r = 0.,368; P < 0,001), pero no con UA.
Experimento 2. Se estudió la composición química, calidad de la proteína y valor nutricional de muestras comerciales de HS procedentes de ARG, BRA y USA (9 por país de origen). Además, se evaluó la energía metabolizable aparente corregida por nitrógeno (EMAn) y la digestibilidad ileal aparente (DIA) y estandarizada (DIE) de la PB y de los AA de las 27 muestras de HS en broilers de 21 d de edad. Las muestras fueron colectadas aleatoriamente, por personal de control de calidad especializado, en plantas de procesamientos y fábricas de piensos europeas. Se analizaron los principales componentes químicos e indicadores de calidad de proteína de las HS. La IVDP de la HS, se determinó mediante 3 metodologías aceptadas (basadas en digestión enzimática), que simulan los procesos digestivos que ocurren en el tracto gastrointestinal de las aves. Sobre un 88% de materia seca, las HS de BRA tuvieron más contenido PB (46,9 vs. 46,0 y 45,9%; P < 0,05) pero menor contenido de sacarosa (5,21 vs. 6,28 y 6,47%; P < 0,001) y estaquiosa (4,20 vs. 4,66 y 4,78%; P < 0,05) que las HS de USA y ARG. El perfil de AA (% PB), varió con el origen de las HS, siendo el contenido en lisina, metionina + cisteína y la suma de los 5 AA claves en piensos de broilers (Σ 5 AA; lisina, metionina, cisteína, treonina y triptófano) mayor en las HS de origen USA que en las HS de origen brasileñas y argentinas. Todos los valores de los indicadores de calidad de la proteína (UA, PDI, KOH y TIA) fueron más altos en las harinas de USA que en las harinas Sudamericanas (P < 0,01). La lisina reactiva (RLys), determinada por el método de la furosina, fue mayor para las HS de ARG que para las HS de BRA, con las HS de USA en posición intermedia (P < 0,05). Sin embargo, la RLys determinada por el método de homoarginina no se vio afectada por origen de las habas de soja.
En la parte in vivo del Experimento 2, las aves recibieron un pienso comercial basado en maíz-HS en forma migaja de 0 hasta los 16 días de edad. Luego, recibieron sus correspondientes piensos experimentales durante 5 días. Los piensos experimentales resultaron de la combinación del 53% de un pienso libre de nitrógeno (dextrosa, aceite de soja, lignocelulosa y vitaminas y minerales) y el 47% de la correspondiente SBM utilizada, como única fuente de nitrógeno. Cada uno de los 27 piensos experimentales se replicó 6 veces y la unidad experimental fue una jaula con 8 pollos. La EMAn (2.334 vs. 2.282 y 2.277 kcal/kg; P = 0,062) tendió a ser mayor en la HS de USA que para las HS de ARG y BRA. La DIE de la proteína (92,0 vs. 90,9 y 91,4%; P < 0,001), lisina (93,6 vs. 92,2 y 93,1%; P < 0,01) y Σ 5 AA (91,5 vs. 90,3 y 91,1%; P < 0,05) fue mayor para las HS de USA que para las HS de BRA, con las HS de ARG con valores intermedios. Para los valores de DIA se encontraron las mismas diferencias reportadas para los valores de DIE. Según el coeficiente de variación (%), los valores de digestibilidad de las HS fueron menos variables para las HS de USA que para las HS sudamericanas. De 17 a los 21 d de edad, las aves alimentadas con las HS de USA comieron más, crecieron más rápido y tuvieron una mejor tasa de conversión alimenticia que las aves alimentadas con las HS de BRA y ARG (P < 0,01). Independientemente del origen de las habas de soja, la EMAn de la HS estuvo positivamente correlacionada con la DIE de la PB (r = 0,523; P < 0,01), lisina (r = 0,492; P < 0,01), y RLys por el método de la homoarginina (r = 0,466; P < 0,05) de las HS. La DIE de la PB y lisina de las HS estuvieron positivamente correlacionadas con la RLys por el método de la homoraginina (r = 0,553 y r = 0,559; P < 0,01) y con los indicadores de calidad de la proteína de las HS (P < 0,10), excepto para la UA. Las metodologías in vitro para determinar la digestibilidad de proteína de las HS no se correlacionaron con ninguna de las determinaciones in vivo (contenido de EMAn y digestibilidad de la PB y AA de las HS).
En resumen, la composición química, calidad de la fracción proteica y la IVDP de las HS varía de acuerdo el país de origen de las habas. Además, el contenido energético y la digestibilidad ileal de la PB y AA de la HS se ven afectados por el origen de las habas de soja. En consecuencia, nutricionistas y encargados de fábricas de piensos deben utilizar diferentes matrices para evaluar de una forma más precisa el valor nutricional y la calidad de la fracción proteína de las HS, especialmente tomando en cuenta las diferencias en digestibilidad y calidad de fracción de la proteína y el contenido energético de los diferentes lotes y origen de habas de soja en la formulación de piensos.