ENERGIA MECÂNICA, ENERGIA TÉRMICA E MOAGEM NA EXTRUSÃO DE ALIMENTOS PARA CÃES E GATOS

RESUMO

A eficiência do processo de extrusão está diretamente relacionada à energia total transferida para a massa de ração. Extrusoras de rosca simples usualmente implementam ao redor de 20kWh/ton de energia mecânica específica (EME), mas menos se conhece à respeito da implementação de energia térmica específica (ETE) e das implicações da relação entre ETEEME no processamento de alimentos para cães e gatos. O presente estudo avaliou os efeitos da implementação de três relações entre ETEEME sobre a macroestrutura dos estrusados, gelatinização do amido, perda de nutrientes, digestibilidade dos nutrientes e palatabilidade de alimentos para cães e gatos. Para cada espécie, o experimento incluiu uma formulação processada de modo a se obter 3 relações ETEEME, totalizando 3 dietas por espécie. A digestibilidade dos nutrientes foi estudada com 18 cães ou 18 gatos, pelo método de coleta total de fezes. A palatabilidade das dietas foi comparada pelo método de duas vasilhas, com no mínimo 30 animais por comparação. Os dados obtidos foram submetidos a análise de variância e comparados pelo teste de Tukey (P<0,05). Foi possível a produção de rações com diferentes EME (8, 20 e 30 kWh/t) e relações ETEEME, mas com energia específica total próximas. Estas apresentaram mesma densidade aparente, gelatinização do amido e teor de amido resistente. Fornecidas aos animais, tiveram digestibilidade dos nutrientes e da energia semelhantes, resultaram em produção e características das fezes semelhantes e também não alteram a concentração de produtos da fermentação nas fezes. Houve, no entanto, maior complexação de gordura à medida que se aplicou mais EME nos produtos (P<0,05). Cães e gatos apresentaram menor consumo da ração com 30 kWh/t, em comparação às demais (P<0,05). Cães preferiram ainda a ração com 20 em detrimento da com 8 kWh/t (P<0,05), enquanto para gatos estas últimas tiveram consumo semelhante. Após a extrusão houve aumento do teor de alguns aminoácidos e redução média de 55% de seu teor de selênio (P<0.05). Concluiu-se que diferentes relações entre EME e ETE podem ser aplicadas na produção de rações para cães e gatos, havendo suficiente transferência de energia específica total e cozimento do amido, a digestibilidade dos nutrientes e produtos de fermentação nas fezes não se alteram. Aminoácidos são compostos químicos estáveis ao processos de extrusão, enquanto importante volatilização de selenito de sódio pode ocorrer. A aplicação de ETE e EME influi marcadamente na palatabilidade dos alimentos para cães e gatos, aspecto que merece maiores estudos. O uso de sorgo na alimentação de cães apresenta benefícios potenciais em relação ao emprego de milho, incluindo ação antioxidante dos taninos, menor resposta pós-prandial de glicose e insulina e redução da dependência de milho na alimentação animal. Sorgo, no entanto, parece apresentar menor digestibilidade e palatabilidade e requerer melhor processamento em relação ao milho, no entanto estudos sobre processamento do sorgo não estão disponíveis para alimentos extrusados para cães. Dois experimentos foram conduzidos, o experimento 1 avaliou a influência da granulometria da matéria prima e o experimento 2 diferentes implementações de energia mecânica específica e energia térmica específica em formulações à base de sorgo vermelho e sorgo branco, nos dois experimentos foram avaliadas as características de processamento, macroestrutura dos extrusados, gelatinização do amido e digestibilidade in vitro da matéria orgânica (DIVMO). Cada experimento seguiu esquema 2 (duas variedades de sorgo sorgo vermelho e sorgo branco) x 3 (três processamentos das variedades de sorgo) de tratamentos mais 2 controles (formulações à base de milho ou arroz) totalizando 8 rações. No experimento 1 os tratamentos do sorgo foram três moagens distintas, com peneiras com crivos de 0.51mm, 0.84mm e 1.65mm. No experimento 2 os tratamentos do sorgo foram a implementação de três relações entre energia mecânica específica (EME) e energia térmica específica (ETE) durante a extrusão. Em cada experimento os dados foram avaliados em esquema fatorial 2 x 3 + 2 de tratamentos, em delineamento inteiramente casualizado. A unidade experimental foi considerada a amostragem no tempo, com intervalo de 15 minutos, sendo no mínimo 4 por tratamento. Foi verificado que sorgo vermelho e branco moídos em tela de 0,51mm levaram à maior consumo de EME durante a extrusão, aumentando a energia específica total implementada. Com isto os índices de gelatinização do amido e a DIVMO ficaram semelhantes aos controles milho e arroz moídos a 0,84mm. Redução linear na gelatinização do amido e DIVMO foram verificadas para os dois sorgos, em função do aumento do tamanho de partículas (r2=0.98; P<0.01). Alterações à macroestrutura incluíram redução da expansão e aumento da densidade do extrusado com o aumento do tamanho de partículas (P<0,05). No experimento 2, as diferentes aplicações de EME e ETE não alteraram a gelatinização do amido nem a macroestrutura das rações à base de sorgo vermelho, que apresentaram características próximas à do arroz e do milho. Já as rações à base de sorgo branco apresentaram reduzida gelatinização do amido, menor expansão longitudinal e radial e maior densidade específica e aparente (P<0,05), independentemente das aplicações de EME e ETE. Concluiu-se que o tamanho geométrico de partículas é fundamental para a gelatinização e DIVMO de rações à base de sorgo, que requer menor tamanho de partículas para ter estas características semelhantes à dietas à base de milho e arroz. Diferentes relações entre EME e ETE não influenciam de modo significativo a macroestrutura e cozimento de rações à base de sorgo. Sorgo branco demonstrou ser mais difícil de ser processado, resultando em rações com menor expansão e cozimento.

ABSTRACT

The efficiency of the extrusion process is directly related to the total energy transferred to the dough feed. Single screw extruders usually implement around 20kWh / ton of specific mechanical energy (SME), but less is known about the implementation of the specific thermal energy (STE) and the implications of the relationship between STE/SME processing of dog food and cats. This study evaluated the effects of the implementation of three relations between STE/SME on the macrostructure of estrusados, gelatinization, loss of nutrients, nutrient digestibility and palatability of food for dogs and cats. For each species, the experiment included a formulation processed in order to obtain three relations STE/SME totaling three diets for species. Nutrient digestibility was studied in 18 dogs or 18 cats, the total collection of feces. The palatability of the diets was compared for the two vessels method, at least 30 animals by comparison. The data were submitted to ANOVA and Tukey's test (P <0.05). Feed production was possible with different SME (8, 20 and 30 kWh / t) and relations STE/SME, but with total specific energy next. These had the same bulk density, gelatinization of starch and resistant starch. Provided to animals showed digestibility and similar energy production and resulted in similar characteristics of feces and does not alter the concentration of the fermentation product in the feces. There was, however, greater complexation fat as applied SME over the products (P <0.05). Dogs and cats had lower consumption of feed with 30 kWh / t, compared others (P <0.05). Dogs further preferred feed 20 over the 8 kWh / t (P <0.05), while for the latter cats had similar consumption. After extrusion was increasing content of some amino acids and an average reduction of 55% of its selenium content (P <0.05). It was concluded that different relations between SME and STE can be applied in the production of food for dogs and cats, with sufficient transfer of total specific energy and starch cooking, nutrient digestibility and fermentation products in the stool do not change. Amino acids are stable chemical compounds of the extrusion, as an important sodium selenite volatilization can occur. The application of STE and SME markedly influences the palatability of food for dogs and cats, aspect that deserves further study. Sorghum use on dog nutrition presents potential benefits in comparison with maize, including the tannin antioxidant action, lower glucose and insulin postprandial response, and reduced dependence on maize for animal nutrition. However, sorghum seems present reduced digestibility and lower palatability, requiring better processing in comparison to maize, but studies about sorghum use for kibble diets for dogs are not available. Two experiments was conducted, the experiment 1 evaluated the influence of raw material particle size and the experiment 2 different implementations of specific mechanical energy (SME) and specific thermal energy (STE) on dog foods formulated with red sorghum or white sorghum, assessing their influence on processing traits, kibble macrostructures, starch gelatinization, and in vitro digestibility of organic matter (IVDOM). Each experiment followed a factorial arrangement of treatments, with two sorghum varieties (white and red) x three processing conditions of the sorghum grains + two controls (maize and brown rice diets), totaling 8 diets. On experiment 1 where evaluated three grinding conditions, with sieve screens sizes of 0.51mm, 0.84mm, and 1.65mm. On experiment 2 sorghum diets received three amounts of SME and STE during extrusion. On each experiment, data was evaluated in a 2 x 3 + 2 factorial arrangement of treatments, in a completely randomized design. The experimental unit was the food sampling, collected at each 15 min of food production, with at least 4 samplings per food. On experiment 1 was verified that red and white sorghum grind whit 0.51mm screen sieve presented higher SME implementation, increasing the specific total energy during extrusion. Due this, the starch gelatinization and IVDOM of these foods was similar to the maize and rice control diets grind at 0.84mm. Linear reduction on starch gelatinization and IVDOM were verified for both sorghum grains based diets as the raw material particle size increased (r2=0.98; P<0.01). Alterations on kibble macrostructure included reduced expansion and increased density of extrudates as the raw material particle size increased (P<0.05). On experiment 2, the different SME and STE implementation did not change starch gelatinization or kibble macrostructure of the red sorghum based diets, with similar results than the maize or rice control diets. White sorghum diets, on the other hand, presented lower starch digestibility, reduced specific length and radial expansion, with greater apparent and specific densities (P<0.05). regardless the SME or STE implementations. By conclusion, the raw material particle size is very important for starch gelatinization and IVDOM of sorghum based diets, which is a cereal that requires greater particle reduction than maize and rice to be cooked. Different SME and ETE ratios do not change significantly the kibble macrostructure and starch cooking of sorghum based dog foods. The white sorghum is more difficult to be extruded, leading to the production of less expanded, more dense, and less cooked dog diets.