Granos y solubles de trigo (DDGS) (actualizado Nov. 2012)

Los subproductos de destilería se obtienen mediante secado de los residuos del proceso de obtención de alcohol para bebidas o de etanol para su utilización como biocombustible, a partir de ingredientes ricos en almidón. Los cereales más utilizados en estos procesos son el maíz en USA, trigo en Canadá, sorgo en ciertos estados americanos (Kansas) y cebada en los países del norte de Europa. En el caso de España y durante los últimos años se han venido utilizando indistintamente estos cuatro cereales. El proceso consiste en convertir los almidones y azúcares del cereal en alcohol. Para mejorar el rendimiento del proceso se aplica vapor caliente y se utilizan levaduras y diversos aditivos. El resultado final es un producto donde se reduce de forma drástica el contenido en hidratos de carbono no estructurales y se concentra proporcionalmente (entre 2,3 y 3 veces) el resto de nutrientes.

El proceso industrial consta de 5 fases: i) selección, limpieza y molienda del grano; ii) sacarificación o paso del almidón a glucosa mediante la utilización de enzimas apropiadas; iii) fermentación de la glucosa para producir etanol utilizando levaduras (cada molécula de glucosa produce 2 moléculas de etanol y 2 de CO2); iv) destilación del etanol mediante proceso de vaporización por calentamiento, y v) recogida de los residuos y secado de los mismos con aire caliente hasta un 10-12% de humedad, para su posterior comercialización en forma de gránulo. El proceso da lugar a dos tipos de subproductos: los granos de destilería (DG, distiller grains) y los mal llamados solubles (DS, distillers solubles, vinazas o “thin stillage”). Los DG contienen fundamentalmente residuos no fermentados de los granos originales. Los DS contienen levaduras, nutrientes solubles y las partículas de granos más finas. A veces estos productos se suministran en húmedo, y por separado, a cebaderos de terneros localizados cerca de la industria; los DG mezclados con el pienso y los DS, que sólo tienen un 5% de materia seca, como sustitutivos del agua. En la mayoría de los casos ambos productos se desecan y se comercializan conjuntamente (DDGS compuestos por 75% DDG y 25% DDS, aproximadamente). En plantas modernas de Estados Unidos se tiende a revalorizar el producto por lo que a veces se extraen algunas fracciones de los mismos (i.e., fracción fibra, lípidos, levaduras, etc..). Cabe destacar que el proceso de fermentación y secado de los destilados por calor degrada algunas sustancias como las moléculas de fitatos, liberando uno o más átomos de fósforo lo que incide en la digestibilidad y utilización del mismo. Otro punto de interés es que los DDGS resultantes contienen cantidades medibles de xantofilas disponibles, que ayudan a pigmentar la yema del huevo y la piel del pollo. Al parecer, el proceso de fermentación y secado a altas temperaturas no destruye la actividad de estos compuestos. Las características del producto final, por tanto, van a depender de numerosos factores entre los que destacamos los siguientes:

  1. Grano original
  2. El contenido en proteína es más elevado en el trigo (> 33%) que en el maíz y cebada (25 a 26%), con los DDGS de sorgo presentando niveles intermedios. Por el contrario, los DDGS de maíz y sorgo tendrán un mayor contenido en grasa y menor en fibra que los de cebada.

  3. Eficacia del proceso
  4. Las nuevas plantas de producción de etanol son más eficaces en el proceso de fermentación que las antiguas, por lo que el producto final tiene una menor proporción de almidón residual. Asimismo, la cantidad de almidón suele ser superior cuando se utiliza sorgo o maíz que cuando se usa trigo o cebada.

  5. Condiciones del proceso
  6. Dos puntos clave a este particular son la cantidad de levaduras y aditivos utilizados, y las condiciones de calor, tiempo y temperatura aplicados. En relación con los aditivos adicionados, se encuentran a veces productos con altos contenidos en Na, Ca o en S lo que se debe a las sales minerales añadidas durante el proceso. En cualquier caso es la aplicación de calor (forma, tiempo y cantidad), lo que más influye en el valor proteico y energético de los DDGS. En general, el calor aplicado es más adecuado, en relación con la digestibilidad de los nutrientes de los DDGS, en las fábricas modernas de etanol que en las fábricas antiguas de producción de bebidas alcohólicas. De aquí que se considere que la digestibilidad de los aminoácidos, en particular de la lisina, es superior en los DDGS de las fábricas actuales que en los procedentes de fábricas más antiguas.

  7. Naturaleza del producto final
  8. Es común la mezcla de los residuos no fermentados de los granos (DDG) y de la fracción soluble (DDS). Sin embargo, en ocasiones los DDS se utilizan en fresco y no se incorporan en su totalidad a la mezcla. Se estima que los DDS contienen menos proteína y fibra, y más grasa y cenizas que los DDG. Por otra parte, se pueden extraer partes de los nutrientes (grasa, levaduras) en búsqueda del valor añadido lo que modifica la composición del producto final. En el mercado americano se encuentran disponibles ingredientes procedentes de la industria del etanol con más de un 45% de proteína bruta.

  9. Condiciones de logística, transporte y almacenaje
  10. Es frecuente, en función del tamaño de las fábricas, mezclar DDGS de distintas procedencias previo a su comercialización. Estas mezclas pueden incorporar DDGS de un cereal dado, procesado bajo condiciones diferentes, o también de distintos cereales lo que reduce la uniformidad del producto final. Ello lleva consigo una mayor variabilidad de las partidas lo que debe tenerse en cuenta en formulación, tanto a nivel del valor nutricional como de niveles óptimos de utilización. Un problema adicional son las condiciones de transporte y almacenamiento, que afecta exclusivamente a los DDGS de importación. Los DDGS, sobre todo si se transportan en caliente y con humedades altas son difíciles de manejar con formación de bóvedas. El almacenaje en puertos, la carga de los barcos, el transporte marítimo y la descarga en los puertos de destino deben hacerse cuidadosamente y mejor con productos granulados. La falta de uniformidad del producto, los procesos de sobrecalentamiento y la contaminación microbiana son mucho más frecuentes en partidas importadas que en partidas de origen nacional, ya que estos últimos suelen comercializarse granulados, proceden de productos recién elaborados y son de un único origen.

El control de calidad de los diversos derivados de la industria del etanol se basa en dos criterios complementarios: apreciación organoléptica y datos de control analítico. La evaluación sensorial es fundamental en este tipo de productos y, a menudo, más importante que la evaluación laboratorial. Dos puntos clave a considerar a este particular son:

  1. Color y olor de la partida
  2. Aunque la correlación entre color y calidad del producto no es muy elevada, se estima que en general productos oscuros son indicativos de partidas mal conservadas o sobrecalentadas bajo condiciones de temperatura y humendad no controladas. En estos casos ha podido haber sobrecalentamiento de la partida debido a altas temperaturas y humedad no controladas lo que puede dar lugar reacciones de Maillard. Las reacciones de Maillard afectan principalmente a la disponibilidad de la lisina pero también a la del resto de aminoácidos. Además, malas condiciones durante el transporte y el almacenaje perjudican la calidad de la grasa (y el consumo voluntario) y reducen el contenido energético disponible. Estas reacciones anómalas incrementan el desarrollo de olores desagradables, especialmente de olores a quemado, indicativos de productos deteriorados. La partida será de baja calidad bien por haber sido calentada en exceso en origen durante el proceso de obtención de alcohol y el secado posterior, bien por haber sufrido sobrecalentamiento durante los períodos de almacenaje y transporte.

  3. Uniformidad
  4. Es frecuente encontrarnos con partidas donde coexisten gránulos de distintas dimensiones, así como de distinto color. Incluso a veces, se detecta que los gránulos proceden de cereales diferentes. Ambas situaciones son indicativas de mezclas en origen lo que dificulta el control de calidad de los proveedores y la valoración de la materia prima.

Dentro de los controles laboratoriales destacan cuatro puntos clave:

  1. Control químico básico
  2. Incluye el análisis proximal, especialmente de proteína bruta (PB) y extracto etéreo (EE) y la determinación de la fibra neutro detergente (FND). El contenido en EE varía en función de que se utilice o no hidrólisis ácida previa. Asimismo, el solvente utilizado para la extracción, puede afectar a los resultados. En cuanto a la FND, no es fácil determinarla correctamente, ya que se pueden encontrar hasta 15 puntos de diferencia entre laboratorios en función del método utilizado. Los métodos que utilizan sulfito sódico para solubilizar la proteína ligada a la FND dan valores muy inferiores a los que no lo utilizan, lo que debe ser tenido en cuenta. Por otra parte, la suma de los principios inmediatos analizados (Humedad, Cenizas, PB, EE, FND, Almidón, y Azúcares) de los distintos DDGS varía entre el 85% (cebada) y el 92% (sorgo). En la práctica estos valores indican que los DDGS contienen entre un 15 y un 8% de fibra soluble. Probablemente esta diferencia quede explicada por el mayor contenido en xilanos y B-glucanos de los DDGS en relación con el grano original. Las enzimas utilizadas durante el proceso parecen ser muy selectivas y no afectan a estos compuestos. De aquí, que la cantidad de fibra soluble sea superior para la cebada que para el trigo, y para ambos superior al maíz.

  3. Control de la calidad de la proteína
  4. Los DDGS sufren un proceso de calentamiento que, en general, es bastante agresivo lo que afecta a la digestibilidad de los aminoácidos. No es fácil evaluar la agresividad del tratamiento. Métodos indirectos incluyen la valoración del color, el porcentaje de lisina en relación con la PB y la proporción de proteína ligada a la fracción fibra. Se ha demostrado la existencia de importantes cantidades de nitrógeno no proteico en estos compuestos, cantidades que parecen depender de las condiciones del proceso de fermentación y posterior secado.

  5. Contenido en minerales
  6. En general los DDGS deberían concentrar entre 2,3 y 3 veces el contenido mineral del cereal de procedencia. Sin embargo, esto no siempre es así para ciertos minerales, especialmente el S, Ca y el Na. La razón es la utilización de sales minerales que contienen estos dos elementos en el proceso de obtención del alcohol o bien a la adición de carbonato para facilitar la fluidez del producto no granulado. Esta práctica es menos habitual en los DDGS de origen nacional, por lo que su contenido mineral suele ser inferior.

  7. Contaminaciones indeseables
  8. El proceso de fermentación concentra en los DDGS en torno a 2,3 a 3 veces cualquier material indeseable presente en el grano. De especial interés en cuanto al nivel de contaminación es el control de micotoxinas, en particular de las aflatoxinas. Puede darse el caso de que el cereal sea aceptable pero no el DDGS resultante por superar la dosis permitida. Otro aspecto de interés es la eventual presencia de antibióticos (p.ej. virginiamicina) en los DDGS que resultan de su utilización en el proceso fermentativo para controlar las reacciones microbianas no deseadas. Finalmente, como es el caso de todos los coproductos industriales que han sufrido procesos de almacenaje en condiciones difíciles, es recomendable la realización de controles microbiológicos, incluido Clostridium spp, Enterobacteriaceas y Salmonella spp.

Los DDGS son productos muy palatables, especialmente en fresco (origen nacional) en rumiantes, con altos contenidos en levaduras, minerales y vitaminas del grupo B. No obstante, su inclusión a niveles elevados puede alterar la fermentación ruminal de la fibra por su alto contenido en grasa insaturada. La adición de sales cálcicas o sódicas, a veces en forma de sulfatos, a fin de favorecer el rendimiento del proceso de producción o de ácido fosfórico para ajustar el pH, es frecuente, lo que modifica el nivel en estos minerales del producto final. Los DDGS de maíz son una materia prima ampliamente utilizada en piensos de monogástricos. Al igual que para el gluten feed, su valor energético para ganado porcino varía considerablemente según las fuentes consultadas, siendo notablemente superior (unas 500 kcal ED/kg) en las tablas americanas que en las europeas. Los datos recogidos en las presentes tablas son más próximos a éstas últimas. La razón de esta diferencia podría estar en las pérdidas de valor nutritivo durante su almacenamiento y transporte, ya que en Estados Unidos el producto se consume fresco o recién procesado. Por esta misma razón, los DDGS de procedencia nacional tienen un contenido energético superior a los importados (del orden de 150-200 kcal de ED). El perfil de aminoácidos esenciales es más desequilibrado que el del gluten-20, ya que los DDGS incluyen en su composición las proteínas del endospermo, y además su digestibilidad es inferior dado que el tratamiento térmico recibido es más enérgico. Otros factores que limitan su uso son su alto contenido en grasa insaturada, por su efecto negativo sobre la calidad de la canal, y un aumento de la proporción de huevos sucios, a niveles altos de inclusión, en gallinas ponedoras. Los residuos de destilería de cebada y trigo incorporan toda la fibra del grano (p. ej. el grano de cebada contiene entre un 10 y un 12% de cáscara cuyo valor nutritivo es similar al de la paja). Por ello, su valor energético es menor, especialmente en monogástricos. Su principal aplicación está en dietas para todo tipo de rumiantes, así como conejos, caballos y cerdas gestantes, en función de su alto contenido en fibra. Su uso en aves de carne y lechones viene limitado por su bajo contenido energético y por la calidad de su proteína. A este particular son más recomendables los residuos procedentes del trigo por su menor contenido en componentes fibrosos. Las tablas europeas (WPSA, 1989) proponen la siguiente ecuación para determinar el valor energético de los DDGS de cebada convenientemente procesados:

EMAn (Kcal/kg) = 39,15 MO (%) - 97,2 PB (%) - 63,8 FB (%)

VALORES NUTRICIONALES

COMPOSICIÓN QUÍMICA (%)

Humedad
Cenizas
PB
EE
Grasa verd. (%EE)
8.8
4.5
33.6
4.5
70

∑=86.6
FB
FND
FAD
LAD
Almidón
Azúcares
7.6
29.0
11.0
3.5
3.8
2.4

Ácidos grasos
C14:0
C16:0
C16:1
C18:0
C18:1
C18:2
C18:3
C≥20
% Grasa verd.
19.0
1.5
15.0
57.0
5.0
% Alimento
0.60
0.05
0.47
1.80
0.16

Macrominerales (%)

Ca
P
Pfítico
Pdisp.
Pdig. Av
Pdig. Porc
0.10
0.85
0.52
0.58
0.62
0.60

Na
Cl
Mg
K
S
0.23
0.26
0.25
0.92
0.43

Microminerales y vitaminas (mg/Kg)

Cu
Fe
Mn
Zn
Vit. E
Biotina
Colina
11
179
63
77
18
0.15
1410

VALOR ENERGÉTICO (kcal/kg)

RUMIANTES
EM
UFI
UFc
ENI
ENm
ENc
2700
0.98
0.97
1730
1850
1250

Almidón-rumen (%)
Soluble
Degradable
62
94

PORCINO
AVES
CONEJOS
CABALLOS
Crecimiento
EN Cerdas
EMAn
ED
ED
ED
EM
EN
pollitos <20 d
broilers/ ponedoras
2880
2675
1750
1945
1945
2160
2870
2990

VALOR PROTEICO

Coeficiente de digestibilidad de la proteína (%)
Rumiantes
Porcino
Aves
Conejos
Caballos
76
67
70
71
69

RUMIANTES
Degradación ruminal N (%)
PDIA
PDIE
PDIN
Lys
Met
a
b
c (%/h)
DT
dr
(%)
(%PDIE)
21
74
9.5
66
85
10.8
15.6
22.8
5.1
1.7

PORCINO
AVES
AAs
Composición
DIA1
DIS2
DR3
(%PB)
(%)
(%PB)
(%)
(%PB)
(%)
(%PB)
(%)
Lys
2.40
0.81
63
0.51
68
0.55
63
0.51
Met
1.60
0.54
81
0.44
84
0.45
81
0.44
Met + Cys
3.50
1.18
75
0.88
78
0.92
77
0.91
Tre
2.98
1.00
69
0.69
75
0.75
72
0.72
Trp
1.02
0.34
70
0.24
77
0.26
71
0.24
Ile
3.50
1.18
75
0.88
79
0.93
78
0.92
Val
4.30
1.44
71
1.03
74
1.07
78
1.13
Arg
4.40
1.48
78
1.15
81
1.20
80
1.18
1Digestibilidad ileal aparente; 2Digestibilidad ileal estandarizada; 3Digestibilidad real

LÍMITES

Límites Máximos de incorporación (%): Avicultura

Pollos
inicio
(0-18d)
Pollos
cebo
(18-45d)
Pollitas
inicio
(0-6sem)
Pollitas
crecimiento
(6-20sem)
Puesta
comercial
Reproductoras
pesadas

2

5

6

9

5

3

Límites Máximos de incorporación (%): Porcino y Conejos

PORCINO
CONEJOS
Prestarter
(<28 d)
Inicio
(28-70 d)
Cebo
(>70 d)
Gestación
Lactación

0

3

7

12

10

10

Límites Máximos de incorporación (%): Rumiantes

Recría
vacuno
Vacas
leche
Vacas
carne
Terneros
arranque
(60-150kg)
Terneros
cebo
(>150 kg)
Ovejas
Ovino
cebo

20

18

25

5

11

30

12

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