Effects of extrusion process variables on the nutritional quality of dry dog feeds

La qualità delle materie prime è un requisito fondamentale per ottenere alimenti per animali da compagnia sani e altamente digeribili. Soprattutto nel caso di alimenti “completi”, cioè studiati per soddisfare l’intero fabbisogno degli animali da compagnia, la digeribilità è un importante indice della qualità degli ingredienti ed un parametro di assoluto rilievo per l’industria del pet food. Essa può essere valutata attraverso l’uso di equazioni, metodiche in vivo che prevedono l’utilizzo di animali sperimentali e metodiche in vitro, che simulano il passaggio gastrointestinale degli alimenti mediante l’uso di enzimi digestivi. La quasi totalità degli alimenti destinati agli animali da compagnia è ottenuta attraverso l’estrusione, processo produttivo che consente in pochi secondi di passare dalla materia prima (farina o residui freschi dell’industria alimentare umana) al prodotto estruso, sanitizzato e pronto per essere stabilizzato tramite essiccazione. Il processo di estrusione prevede l’applicazione di alte temperature (fino a 150°C) e pressioni (fino a 40 atm), che possono sia migliorare la digeribilità (gelatinizzazione dell’amido, denaturazione proteica) degli alimenti, sia comprometterne la qualità nutrizionale (reazione di Maillard, retrogradazione dell’amido, ossidazione, perdita di vitamine). L’attento monitoraggio del processo di estrusione viene ad essere quindi un elemento basilare per poter garantire un prodotto nutrizionalmente corretto. Il presente lavoro di tesi ha avuto lo scopo di approfondire il processo di estrusione di alimenti per cani, monitorando il processo produttivo per verificarne l’impatto sulla digeribilità e le risposte metaboliche degli animali alle diete prodotte. Il primo contributo ha avuto come oggetto l’esecuzione di un processo estrusivo ai fini di valutare le ripercussioni dello stesso sulla materia prima aggiunta di due alfa amilasi differenti. Si è rilevato come l’aggiunta di tali enzimi al prodotto consente di raggiungere un aumento della produttività dell’estrusore ed una sensibile riduzione del costo energetico. Nel secondo contributo sperimentale è stata approfondita l’influenza delle dimensioni delle materie prime e della temperatura di estrusione sul processo produttivo e sulla qualità nutrizionale degli alimenti prodotti, espressa in termini di digeribilità e fermentazione intestinale. Nel presente esperimento è stata formulata una dieta di mantenimento per cani adulti, in seguito macinata utilizzando quattro setacci con granulometrie differenti. Le diete così ottenute sono state successivamente estruse utilizzando due diverse conformazioni dell’estrusore. Il piano sperimentale ha quindi previsto il test in vivo delle otto diete sperimentali su , 48 animali Le temperature di estrusione non hanno influito su nessun parametro. Al contrario, si è evidenziato una correlazione positiva tra granulometria e produttività. Considerando che l’energia impiegata per la macinazione aumenta di pari passo con la diminuzione della granulometria desiderata, si evince come si possa ottenere un’ulteriore diminuzione dei costi produttivi. L’esperimento in vivo ha dimostrato che ad un aumento delle dimensioni delle materie prime corrisponde una diminuzione della digeribilità di materia secca, proteine e grassi, ma anche una maggiore proliferazione microbica (batteri aerobi totali, anaerobi totali e bifido batteri), una diminuzione del pH e della concentrazione di ammoniaca fecale, ed una maggiore produzione di acidi grassi a catena corta, tutti fattori che migliorano la salute degli animali. Il lavoro descritto nel terzo contributo ha avuto come finalità l’implementazione di una metodica in vitro che prevede la simulazione del processo digestivo con enzimi quali pepsina e pancreatina. Attraverso l’introduzione di uno passaggio aggiuntivo di precipitazione con etanolo si è cercato di recuperare la componente solubile indigerita, che altrimenti verrebbe persa in fase di filtrazione. Si è inoltre cercato di rendere il metodo facilmente riproducibile anche con le strumentazioni più comuni; Infatti, in sostituzione della camera termostatata dotata di un agitatore magnetico utilizzata nel metodo originale, si è proceduto utilizzando un bagno termostatato in cui i campioni venivano agitati manualmente. Per tale lavoro, sono stati impiegati campioni di mangimi su cui erano già state eseguite precedenti analisi di digeribilità in vivo. L’introduzione della fase di precipitazione, ha favorito l’avvicinamento della stima di digeriblità in vitro al valore ottenuto in vivo. Inoltre, l’utilizzo del bagno termostatato come sistema di incubazione non sembra interferire con la stima della digeribilità in vitro e ha dimostrato una riproducibilità e ripetibilità del tutto paragonabili a quelle del metodo di incubazione originale. Grazie a questi incoraggianti primi risultati, sarebbe lecito pianificare in futuro l’applicazione dello stesso protocollo su una maggiore numerosità campionaria, al fine di affinare e irrobustire i risultati fin qui ottenuti.