Granos de destilería en alimentación animal: su incidencia en calidad de carne bovina

Tesis para optar al título de Doctora en Área Ciencias Veterinarias, de la Universidd de Buenos Aires, en 2020. Realizado en el Instituto Tecnología de Alimentos del Centro de Investigación de Agroindustria, del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA).

En este trabajo de tesis se estudió el efecto de la inclusión de niveles crecientes (0, 15, 30 y 45%, MS) de granos de destilería húmedos con solubles (GDHS) en dietas de terminación a corral de bovinos sobre la calidad de la carne. El objetivo general fue generar conocimientos sobre el aprovechamiento de subproductos de la industria del bioetanol para la alimentación de ganado bovino en función de su incidencia sobre la calidad de carne. Para lograrlo, se plantearon tres objetivos específicos: profundizar el estudio del perfil lipídico en plasmas sanguíneos y en carne para evaluar su incidencia sobre factores determinantes de la terneza; evaluar la calidad de la carne en situaciones que simulen la dinámica de consumo actual; y recomendar niveles óptimos de inclusión de los GDHS en función de sus efectos sobre la calidad de carne proveniente de animales alimentados con dietas que incluían niveles crecientes de GDHS. Se trabajó con muestras de carne provenientes de 36 animales alimentados durante 70 días con cuatro dietas de terminación a corral que contenían: 0 % GDHS, 15 % GDHS, 30 % GDHS y 45 % GDHS, en reemplazo parcial de grano quebrado de maíz y harina de soja. Las dietas fueron diseñadas de modo que presenten un aporte isoenergético (2,95 Mcal/kg MS) e isoproteico (14,9 %), salvo D4 que superó en PB (17,9 %) al resto de las dietas. Una vez alcanzados la condición y el peso de comercialización (316 ± 14 kg), los animales fueron faenados en un establecimiento comercial. En la faena se recolectaron muestras de sangre y se separaron los plasmas. En el frigorífico se registró el pH y la temperatura durante las primeras 24 h post mortem. Luego, se separaron los bloques de bifes (costillas 10º a 13º, media res izquierda) y se almacenaron en vacío y refrigeración hasta posterior análisis. Además, se tomaron muestras de las dietas de alimentación para su posterior análisis. Se caracterizaron las dietas que fueron suministradas a los animales a fin de conocer el aporte de nutrientes. El contenido de grasas, proteínas, cenizas y vitaminas liposolubles fue mayor en las dietas que contenían GDHS. Los ácidos grasos saturados (AGS), monoinsaturados (AGMI) y poliinsaturados (AGPI) no se diferenciaron debido a la inclusión de GDHS, pero se evidenció una disminución de los AGPI n-3 y un aumento de los AGPI n-6, con los niveles crecientes de inclusión de GDHS. Se analizaron los parámetros bioquímicos -insulina, glucosa y cortisol- en los plasmas sanguíneos obtenidos de la sangre recolectada en la faena y no se encontraron diferencias significativas debido a los niveles de inclusión de GDHS. Además, se determinó el perfil de ácidos grasos en los plasmas y, al igual que en las dietas, no se observaron diferencias significativas en los grupos mayoritarios de ácidos grasos. Se observó un aumento en la razón AGPI n-6 / AGPI n-3 debido a la inclusión de GDHS en las dietas. Estos resultados permitieron inferir el grado de asimilación de nutrientes de las dietas y el estado metabólico de los animales previo a la faena, lo cual es de suma relevancia para interpretar los resultados obtenidos en las determinaciones sobre la carne. Se registró el descenso del pH y la temperatura durante las primeras 24 h post mortem y se observó un decaimiento exponencial dentro de los parámetros normales, obteniéndose un valor de pH final entre 5,6 a 5,7 para todos los tratamientos. El color determinado en músculo y grasa, la capacidad de retención del agua y el veteado registrados a las 72 h post mortem no fueron afectados por el nivel de inclusión de GDHS. La carne proveniente de los animales alimentados con 15 y 30 % GDHS mostró menores pérdidas por cocción y menores valores de fuerza de cizalla (WBSF). Se observó que las moléculas de actina y cabeza de miosina tendían a presentar menor estabilidad térmica en las muestras provenientes de 15 y 30 % GDHS. A su vez, el perfil electroforético analizado mostró mayor concentración de troponina C y de los fragmentos de degradación de troponina T en las muestras de carne provenientes de 15 y 30 % GDHS. Tomando estos resultados en conjunto, se puede inferir que la inclusión de 15 y 30 % GDHS en las dietas influye sobre la extensión de la degradación proteica y afirma el potencial uso de las proteínas del complejo troponina como biomarcadores de terneza. La inclusión de GDHS en las dietas no provocó diferencias en el contenido de grasa total en las muestras de carne y el aporte fue entre 2,6 y 2,9 % m/m. Los grupos mayoritarios de ácidos grasos no se diferenciaron debido a la inclusión de GDHS. Se observó una disminución en el contenido de los AGPI n-3 con el aumento de GDHS, lo que condujo a un aumento en la razón AGPI n-6 / AGPI n-3. A su vez, se observó una tendencia a mayor aporte de ácido linoleico conjugado (CLA) en las muestras provenientes de 30 y 45 % de GDHS. La carne proveniente de dietas con GDHS presentó mayor contenido de γ-tocoferol y una tendencia hacia mayor contenido de retinol, respecto a la dieta control (0 % GDHS). No se observaron diferencias en el contenido de α-tocoferol, en la capacidad antioxidante (FRAP) ni en la oxidación lipídica (TBARS) en la carne evaluada a 72 h post mortem, debido a la inclusión de GDHS. Además, se estudió el color y la estabilidad oxidativa de la carne expuesta a dos condiciones de venta similares, en promedio, a las reales. Las condiciones simularon una situación minorista (MIN) y una situación mayorista (MAY), establecidas según un relevamiento realizado a diversos actores involucrados en los canales de comercialización de la carne bovina. El almacenamiento MIN consistió en 4 días de almacenamiento en condiciones aeróbicas y oscuridad (4±2 °C) y el almacenamiento MAY consistió en 25 días de almacenamiento en condiciones anaeróbicas y oscuridad (1±1 °C). Al finalizar cada uno de los almacenamientos, se simularon las condiciones de góndola durante tres días con exposición lumínica, en cámara refrigerada (4±2 °C) con las muestras colocadas en bandejas aptas para su uso alimenticio y recubiertas con film de PVC permeable al oxígeno. La inclusión de GDHS en las dietas no provocó diferencias en los parámetros de color registrados en las muestras de músculo y grasa subcutánea. Por otro lado, las condiciones de venta analizadas afectaron todos los parámetros de color registrados en músculo y grasa, independientemente del nivel de inclusión de GDHS. La carne MAY se mostró con mayor luminosidad, mayor coloración roja y mayor saturación del color que la carne MIN y la grasa MAY se mostró con mayor luminosidad, mayor tono amarillo y menor saturación del color que la grasa MIN. El contenido de γ-tocoferol y retinol fue mayor en las muestras provenientes de dietas con GDHS, respecto al control, y no fue afectada por las condiciones de almacenamiento. La capacidad antioxidante (FRAP) fue menor en el almacenamiento MAY respecto al MIN, independientemente de la dieta. La oxidación lipídica presentó una tendencia a la interacción, siendo mayores los valores en las muestras provenientes de 0 % GDHS y MAY. Los GDHS aportaron mayor contenido de vitaminas liposolubles y menor contenido de AGPI n-3 a la carne. Por lo tanto, puede inferirse que el balance entre compuestos pro y antioxidantes permitió que no haya efectos adversos sobre el color y la estabilidad oxidativa en la carne proveniente de las dietas con GDHS y expuesta a condiciones de góndola. Este trabajo de tesis aporta conocimientos sobre el efecto de incluir GDHS, obtenidos con materias primas locales en un contexto de producción comercial, sobre la calidad de carne bovina sujetas a condiciones de venta similares a las reales. Se proponen mecanismos explicativos de los procesos biológicos intervinientes. En el presente trabajo de tesis se ha determinado que la inclusión del 15 al 30 % de subproductos de la industria del bioetanol resulta una práctica estratégica beneficiosa en la producción de bovinos dados los efectos positivos encontrados sobre los atributos de calidad de carne.

This work aimed to analyze the effect of including increasing levels (0, 15, 30 and 45 %, DM basis) of wet distiller grains with solubles (WDGS) in beef cattle finishing diets on beef quality from an integral approach. The main objective was to produce information about the use of bioethanol by-products as feedstuffs for beef cattle and their effect on beef quality. To this end, three objectives were set: to study the lipid profile in blood plasma and beef and their relationship with tenderness determining factors; to analyze the effect of retail display conditions on beef quality; and to recommend optimum levels of WDGS inclusion in finishing diets based on their effect on beef quality. Meat samples were obtained from 36 yearling steers fed with four dietary treatments: 0 % WDGS, 15 % WDGS, 30 % WDGS and 45 % WDGS (DM basis). Once animals had achieved commercial endpoint based on visual appraisal and final body weight (316 ± 14 kg), they were slaughtered at a commercial abattoir. Blood samples were collected during slaughter and plasma were separated. At slaughterhouse, the temperature and pH of each carcass were recorded during the first 24 h post mortem. Then, beef samples were collected from the 10th to the 13th rib left region of each carcass. Besides, diet samples from feeding phase were collected to further proximate analysis. The content of fat, protein, ash and liposoluble vitamins was greater in WDGS-diets than in 0% WDGS-diet. Saturated fatty acids (SFA), monounsaturated fatty acids (MUFA) and polyunsaturated fatty acids (PUFA) were not affected by the level of WDGS in diets. However, the content of PUFA n-3 decreased and the content of PUFA n-6 increased with increasing levels of WDGS in diets. Glucose, insulin, and cortisol levels and the content of SFA, MUFA and PUFA in plasma samples were not affected by WDGS level. An increase in n-6 PUFA / n-3 PUFA ratio was observed in plasma samples with increasing levels of WDGS, as well as in feeding diets. The differences in PUFA content in plasma samples reflected the feed PUFA composition, reinforcing their potential usefulness to study diet assimilation in ruminants. Besides, the lack of effect of WDGS on plasma markers may indicate that animals had similar metabolic status prior to slaughter. These results are of great relevance to analyze beef quality attributes. The rate of pH and temperature decline during the first 24 h post mortem chilling was within optimal conditions. Besides, ultimate pH values observed (5.6 to 5.7) were Lic. Manuela Merayo 7 normal. The meat from animals fed 15 and 30 % WDGS diets showed lower values of cooking loss and WBSF than meat from animals fed 0% and 45 % WDGS. No differences in WHC, marbling or instrumental color measurements in muscle and subcutaneous fat were observed among dietary treatments. The study of thermal properties of muscle proteins showed that 15 and 30 % WDGS-diets decreased stability of myosin head and actin. Also, the study of myofibrillar proteins profile showed that 15 and 30 % WDGS-diets increased troponin C and fragments of troponin T content in beef. Taken together, these results showed an effect of WDGS on meat tenderness and the role of troponin complex as biomarkers. The content of total fat in beef samples was not affected by WDGS level and was within 2.6 to 2.9 % w/w. The content of the main groups of fatty acids was not affected by the level of WDGS. Also, the content of n-3 PUFA decreased and n-6 PUFA / n-3 PUFA ratio increased with the inclusion of increasing levels of WDGS in diets. Besides, numerical CLA content was greater due to WDGS inclusion. The content of γ-tocopherol was greater, and the content of retinol tended to be greater in beef from WDGS-diets than beef from control diet. No differences were observed in the content of α-tocopherol, antioxidant capacity of meat (FRAP) and in the lipid oxidation (TBARS) due to WDGS-inclusion. Besides, beef color and oxidative status were analyzed in beef subjected to two conditions of retail display. The conditions were determined based on a survey that had involved the main actors in the meat commercialization chain. Retail conditions (MIN) consisted in aerobic exposure and darkness at 4±2 ºC for four days while wholesaler conditions (MAY) consisted in anaerobic aging and darkness at 1±1 ºC for 25 days. After each aging, beef were individually placed on Styrofoam trays and overwrapped with oxygen permeable PVC film into a light cabinet in a refrigerated room that was maintained at 4±2 ºC and was exposed to a light source D65 for three days. Meat color, vitamin content, antioxidant capacity and lipid oxidation were analysed in meat samples. Color parameters in muscle samples or in subcutaneous fat did not differ statistically due to WDGS inclusion in the diets. Muscle samples from MAY conditions were brighter and had higher values of redness than muscle samples from MIN conditions. Also, subcutaneous fat samples from MAY conditions were brighter and more yellow than samples from MIN conditions. Lic. Manuela Merayo 8 Although retail conditions did not affect the content of liposoluble vitamins in beef samples, antioxidant capacity (FRAP) was lower in beef samples from MAY conditions, regardless of the level of WDGS inclusion in diets. Also, the content of γ-tocopherol and retinol was greater in beef samples from WDGS-diets than beef samples from control diet. Lipid oxidation (TBARS) tended to present an interaction between WDGS level and retail conditions. Beef samples from 0 % WDGS-diet and MAY condition showed the greatest values of lipid oxidation (TBARS). The inclusion of WDGS in diets supplied natural antioxidants and lower content of n-3 PUFA to beef. The n-3 PUFA are known to be more susceptible to lipid oxidation than n-6 PUFA. Taken together, the color and oxidative stability of beef from WDGS-diets was not negatively affected due to the balance between pro and antioxidant substances. This thesis provided data on WDGS inclusion in feeding diets within a local production framework and its effects on beef quality subjected to simulated retail conditions. Underlying mechanisms involved in beef quality are proposed to explain the changes observed. The results obtained from this thesis indicate that including 15% and 30 % of WDGS in feeding diets seems to be a win-win strategy in meat production.

Instituto De Investigación Tecnología de Alimentos

Fil: Merayo, Manuela. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Investigación Tecnología de Alimentos; Argentina.