Aplicação de energia termomecânica na formação dos kibbles, palatabilidade, digestibilidade e retenção de nutrientes em alimentos extrusados para cães e gatos. - Baller, Mayara Aline [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020)
A extrusão termoplástica de alimentos é uma operação versátil que pode ser aplicada em alimentos para cães e gatos. Os equipamentos usados para cozinhar, formatar, sanitizar, texturizar e moldar uma mistura homogênea de ingredientes, através da aplicação de umidade, pressão, temperatura e fricção mecânica em curto espaço de tempo. Estas condições melhoram a qualidade nutricional do alimento, com elevada produtividade e reduzido custo de produção. A extrusão promove mudanças físicas e químicas nos ingredientes, alterando sua digestibilidade, valor energético, forma de apreensão e palatabilidade. O processo de extrusão pode causar possíveis efeitos indesejáveis como destruição de vitaminas, oxidação de lipídeos e redução na disponibilidade de aminoácidos. Neste contexto, no escopo da nossa revisão não foi evidenciado aspectos relacionados as melhores condições de processamento para se otimizar a digestibilidade, palatabilidade e estabilidade dos nutrientes em formulações para cães e gatos. O objetivo geral foi estudar a influência da aplicação de energia térmica e energia mecânica na produção de alimentos extrusados para cães e gatos, influindo avaliações de sua implicação na macroestrutura dos kibbles, digestibilidade, palatabilidade dos alimentos e retenção de nutrientes específicos. CAPÍTULO 1: Apresenta revisão de literatura sobre os temas propostos. CAPÍTULO 2: Foi avaliada a influência da aplicação de diferentes quantidades de energia térmica específica (ETE) durante a extrusão, sobre os parâmetros de processamento, macroestrutura dos kibbles, digestibilidade in vitro, gelatinização do amido, coeficiente de digestibilidade aparente (CDA) dos nutrientes, produtos de fermentação nas fezes e palatabilidade de formulação para gatos. Uma dieta padrão foi formulada e desdobrada em seis tratamentos pela modulação da adição de vapor, resultando em seis aplicações de ETE no pré-condicionador. Seis gatos por dieta foram empregados no estudo de digestibilidade e 30 nas comparações de palatabilidade. O aumento da aplicação de ETE resultou em redução linear da aplicação de energia mecânica específica (EME), aumento quadrático da aplicação de energia específica total (EET), melhora da macroestrutura com redução da densidade e aumento da expansão e aumento linear da gelatinização do amido (P<0,05). O CDA dos nutrientes das rações não diferiu (P>0,05), mas houve redução linear da concentração de ácidos graxos voláteis nas fezes dos gatos (P<0,05), sugerindo melhor digestibilidade ileal e menor fermentação do colón. CAPÍTULO 3: Destinou-se à caracterização dos efeitos da moagem, da extrusão com três aplicações de EME (respectivamente 10, 20 e 30 kWh/t) e da secagem sobre a retenção das vitaminas A, B2 e B6 em formulação para cães. Foi verificado que para a vitamina A as etapas de moagem e secagem resultaram em perdas significativas do nutriente (P<0,05), mas este não se reduziu na etapa de extrusão, independente da aplicação de EME (P>0,05). A retenção final média de vitamina A foi de 40± 5,51%. A forma comercial estudada de vitamina B2 mostrou-se estável, sem perdas significativas em nenhuma das etapas de processamento (P>0,05). Já a vitamina B6 apresentou perda após extrusão (P<0,05), sem efeito de moagem, secagem ou das diferentes aplicações de EME (P>0,05). Foi verificada retenção média de 65±7,57% da vitamina B6. CAPÍTULO 4: Foram avaliados os efeitos do processo de extrusão sobre a retenção de três fontes de selênio em formulação para cães: selênio levedura; selenito de sódio para alimentação animal; selenito de sódio anidro purificado para análise. Para isto cada fonte de selênio foi adicionada nas concentrações de 0 μg/kg (controle), 400 μg/kg e 800 μg/kg. O selênio na dieta controle teve origem apenas nas matérias primas e não foi afetado pelo processamento (P<0,05). Observou-se pequena redução do selênio total (7±0,30 %; P <0,05) na dieta com 800 μg/kg de selênio levedura, mas não na dieta com 400 μg/kg de selênio levedura, com taxas de recuperação variando de 93% a 104% (comparando-se com os valores da mistura antes da extrusão). Nas dietas suplementadas com as duas fontes de selenito de sódio observou-se menor concentração de selênio total após extrusão, com taxas de recuperação variando de 62% a 86% e perda média de 23,4±3,04% (P<0,01). A forma comercial estudada de selênio levedura mostrou-se estável, sem perdas significativas durante a produção de alimentos extrusados para cães. Perdas significativas de selênio podem ser observadas no selenito de sódio, o que deve ser considerado nas formulações. Como conclusão geral desta tese, verificou-se efeito relevante da aplicação de ETE na formação e palatabilidade dos kibbles, com aumento significativo da produtividade e eficiência de extrusão. A vitamina A apresentou perda significativa na moagem e secagem, etapas que expuseram o composto ao oxigênio. Vitamina B2 foi estável durante o processo, mas vitamina B6 se degradou na etapa de extrusão propriamente dita. O selenito de sódio demonstrou perda significativa com a extrusão, fato não verificado com o selênio levedura.

Extrusion is a versatile operation that can be applied to a variety of food processing. Extruders are used to cook, shape, sanitize, texturize and mold a homogeneous mixture of ingredients, by applying moisture, pressure, temperature and mechanical friction in a short time. These conditions increase the nutritional quality, with elevated productivity and relatively small production costs. Extrusion promotes physical and chemical changes in ingredients, altering their digestibility, energy value, the mechanic of apprehension and palatability. Undesirable effects, such as destruction of vitamins, oxidation of lipids and reduced availability of amino acids need also to be considered. The best processing conditions to optimize digestibility, palatability and nutrients stability in dog and cat formulations are not known. CHAPTER 1: Addresses a literature review on the proposed topics. CHAPTER 2: The influence of the application of different amounts of specific thermal energy (STE) on processing parameters, kibbles macrostructure, starch gelatinization, coefficients of apparent total tract digestibility (CDA), fermentation products on feces, and palatability of cat food was evaluated. A standard diet was formulated and divided into six treatments, consisted by six STE applications in the preconditioner by modulating steam input. Six cats per diet were used for the digestibility study, and 30 for palatability comparisons. The increase in STE application resulted in linear reduction on specific mechanical energy (SME) application, quadratic increase in total specific energy (TSE) implementation, improvement of kibble macrostructure with reduced density and increased expansion, and in linear increase on starch gelatinization (P<0.05). The CDA of nutrients did not differ (P>0.05), but a linear reduction on volatile fatty acids on cat feces was observed (P<0.05), suggesting higher ileal digestibility and lower fermentation on colon. CHAPTER 3: The effects of grinding, extrusion with three SME applications (respectively 10, 20 and 30 kWh/t), and drying were evaluated on the retention of vitamins A, B2 and B6 in a formulation for dogsTo vitamin A was observed that the grinding and drying steps resulted in significant losses (P<0.05), but this vitamin did not decrease at the extrusion step, regardless of the SME application amount (P>0.05). An average final retention of 40± 5.51% of vitamin A was observed. The commercial form of vitamin B2 studied proved be stable, without significant losses in any processing steps (P>0.05). The vitamin B6, on the other hand, showed loss after extrusion, without effect of grinding, drying or the different applications of SME (P>0.05). The average retention of vitamin B6 was 65± 7.57%. CHAPTER 4: The effects of the extrusion process on the retention of three selenium sources were evaluated: selenium-yeast, commercial sodium selenite for animal feed, purified anhydrous sodium selenite. The three selenium sources were added at 0 μg/kg (control), 400 μg/kg and 800 μg/kg. Selenium in the control diet was derived only from ingredients and was not affected by processing (P<0.05). A small reduction in total selenium was observed for the 800 μg/kg selenium-yeast treatment (7 ± 0.30% reduction; P<0.05), but no alteration was observed for the 400 μg/kg selenium yeast diet (P>0.05), with recovery rates ranging from 93% to 104% (comparing with the values of the ingredient mixture before extrusion). Lower total selenium concentration xvi was observed after the extrusion of the diets supplemented with both sodium selenite sources, with recovery rates ranging from 62% to 86% and an average loss of 23.4± 3.04% (P<0.01). The commercial selenium-yeast presentation studied proved be stable, without significant losses along the processing steps evaluated. Significant selenium losses can be observed for sodium selenite, what should be considered during formulation. As a general conclusion of this thesis, there was a relevant effect of the application of STE on the formation and palatability of the kibbles, with a significant increase in productivity and efficiency of extrusion. Vitamin A showed significant loss in grinding and drying, steps that exposed the compound to oxygen. Vitamin B2 was stable during the process, but vitamin B6 was degraded in the extrusion step itself. Sodium selenite showed significant loss with extrusion, a fact not verified with yeast selenium.
Application of thermomechanical energy in the formation of kibbles, palatability, digestibility and nutrient retention in extruded food for dogs and cats.
Keywords: Extrusão; Retinol; Piridoxina; Riboflavina; Pet food; Energia mecânica; Energia térmica