Solubilità proteica in idrossido di potassio (KOH) - Kjeldahl e Dumas

Metodo basato su ISO 14244:2014 - Farina di semi oleosi - Determinazione delle proteine solubili in soluzione di idrossido di potassio e VDLUFA Methodenbuch Band III 20.2

Solubilità proteica in KOH – Un fattore chiave per la qualità dei mangimi e il benessere degli animali

La solubilità proteica nell'idrossido di potassio (KOH) rappresenta un parametro di qualità decisivo per i mangimi ricchi di proteine. Soprattutto nel caso della soia, una fonte proteica fondamentale nell'alimentazione animale, questo valore fornisce informazioni sulla digeribilità e sui benefici fisiologici della proteina. Poiché la soia contiene, oltre ad amminoacidi di alta qualità, anche fattori antinutrizionali - composti naturali o sintetici presenti in alimenti o mangimi che possono inibire o interferire con l'utilizzo dei nutrienti nel corpo - è necessario un trattamento termico mirato. Processi come tostatura, cottura a vapore o estrusione migliorano la struttura proteica e riducono gli ingredienti antinutrizionali. La solubilità proteica in KOH serve come misura dell'efficienza di questi metodi di lavorazione.

Solubilità proteica in KOH	Valutazione della qualità delle proteine
< 70%	Danno da surriscaldamento (le proteine si denaturano, sono meno solubili e meno digeribili)
78-85%	Ottimale
> 85%	Possibile trattamento termico inadeguato (le sostanze antinutritive come gli inibitori della tripsina non vengono distrutte, la digeribilità è più scarsa)[i]

^{Fonte: Van Eys J.E., Offner A., Bach A. Manual of Quality Analyses for Soybean Products in the Feed Industry. 2a ed. American Soybean Association; Bruxelles, Belgio: 2004}

Il test si basa sulla determinazione della frazione solubile della proteina in una soluzione di KOH allo 0,2%. Valori più alti indicano una buona disponibilità e digeribilità, mentre valori più bassi indicano un surriscaldamento o una lavorazione inadeguata. Soprattutto nell'industria dei mangimi, questo indicatore è di grande importanza per valutare la qualità della farina di estrazione di soia e di altre fonti proteiche. Grazie al controllo mirato in laboratorio, è possibile massimizzare l'assorbimento dei nutrienti e ottimizzare l'utilizzo del mangime.

Un altro vantaggio del controllo di laboratorio: è possibile ridurre o addirittura evitare del tutto gli studi sugli animali. L'analisi in laboratorio consente di garantire in anticipo la qualità e la digeribilità del mangime, un passo significativo verso un maggiore benessere degli animali e la sostenibilità nella produzione di mangimi.

Tuttavia, la solubilità proteica in KOH va oltre il controllo di qualità: Nel calcolo dei mangimi composti funge da solida base per l'ottimizzazione delle razioni. Una buona solubilità è direttamente correlata alla digeribilità, un fattore essenziale per le prestazioni di crescita e la salute degli animali da allevamento. In combinazione con indicatori come l'attività inibitoria della tripsina (TIA) o l'attività dell'ureasi, si ottiene un quadro completo della qualità delle proteine e dell'intensità di lavorazione.

Metodi standardizzati come la ISO 14244 e il libro dei metodi di VDULFA volume III 20.2 garantiscono un'elevata riproducibilità dei risultati. L'analisi viene solitamente eseguita con il metodo Kjeldahl o il metodo Dumas, che quantificano con precisione il contenuto di azoto dei componenti proteici solubili. Pertanto, la solubilità proteica in KOH non è solo uno strumento indispensabile per garantire la qualità, ma contribuisce anche in modo significativo all'ottimizzazione dell'apporto di nutrienti e alla promozione del benessere degli animali.

Il metodo - Applicazione Kjeldahl

Preparazione del campione e pesata
La farina di soia viene macinata attraverso un setaccio, quindi ne vengono pesati 1,5 g e messi in un becher. Vengono aggiunti 75 ml di soluzione di idrossido di potassio e il campione viene mescolato alla velocità minima per 20 minuti. Successivamente, il liquido viene centrifugato in una provetta da centrifuga per 10 minuti a un'accelerazione relativa di 800 g o, in alternativa, filtrato per 20-60 minuti. Subito prima della pesata, il campione viene nuovamente agitato bene. L'aliquota da 25 ml del filtrato viene inserita nella provetta per la digestione. Ogni aliquota corrisponde quindi a 0,5 g del campione originariamente macinato.

Nota applicativa: la granulometria del campione influisce sul risultato dell'analisi.
Nota applicativa: se il contenuto di grasso è superiore al 5%, il grasso deve essere estratto mediante estrazione a freddo.

Digestione
Il campione viene posto in un provettone di digestione con una compressa di KJELCAT (CU 5,0 g K2SO4 x 5 H2O) e acido solforico (20 ml). Successivamente, il campione viene digerito con i parametri specificati nelle applicazioni per i dispositivi di digestione (KJELDATHERM o TURBOTHERM). I vapori acidi vengono neutralizzati mediante scrubber (TURBOSOG o VACUSOG).

Nota applicativa: lo scrubber deve rimanere acceso per circa 30 minuti dopo aver rimosso il rack a inserimento.

Distillazione e titolazione
Una volta raffreddato il campione viene eseguita una distillazione in corrente di vapore. Per la titolazione, vengono aggiunte 3-4 gocce di soluzione indicatrice alla soluzione ricevente e titolate con la soluzione standard fino a quando il colore non cambia da verde a viola. In caso di determinazione del punto finale mediante elettrodo pH, non è necessaria la soluzione indicatrice.

Valore in bianco
Per la determinazione del valore in bianco eseguire l'analisi (digestione + distillazione + titolazione) solo con le sostanze chimiche indicate e con 1 g di saccarosio al posto del campione. Il consumo della soluzione standard deve essere preso in considerazione nel calcolo.

Calcolo

mN. filtrato analizzato: peso dell'azoto nel filtrato analizzato [g]

quantità di filtrato analizzato: quantità di filtrato analizzato/quantità totale di filtrato

morig. campione per il trattamento: Peso del campione per il trattamento KOH [g]

wN, orig. campione: Contenuto di azoto nel campione originale [%]

Risultati delle analisi per diversi tipi di campione da ring test (Kjeldahl)

Tipo di campione	Valore misurato	Risultato [%]	Valore medio saggio dell'anello bruno [%]	Ripetibilità DS	z-Score
Farina di girasole biologica	Proteina grezza (N x 6,25)	23,32	23,51	0,73	-0,26
Farina di girasole biologica	Solubilità proteica in KOH	86,70	93,25	5,69	-1,15
Farina di colza	Proteina grezza (N x 6,25)	33,61	33,63	0,5	-0,04
Farina di colza	Solubilità proteica in KOH	90,00	91,35	3,06	-0,44
Fava	Proteina grezza (N x 6,25)	30,11	29,87	0,52	0,45
Fava	Solubilità proteica in KOH	91,40	88,33	6,8	0,45
Mischfutter	Proteina grezza (N x 6,25)	17,22	17,34	0,66	-0,18
Mischfutter	Solubilità proteica in KOH	79,40	79,54	6,15	-0,02
Mangime composto	Proteina grezza (N x 6,25)	41,31	41,63	0,6	-0,53
Mangime composto	Solubilità proteica in KOH	94,40	89,62	7,5	0,64

Il metodo - Applicazione Dumas

Preparazione del campione
La farina di soia viene macinata attraverso un setaccio, quindi ne vengono pesati 1,5 g e messi in un becher. Vengono aggiunti 75 ml di soluzione di idrossido di potassio e il campione viene mescolato alla velocità minima per 20 minuti. Successivamente, il liquido viene centrifugato in una provetta da centrifuga per 10 minuti a un'accelerazione relativa di 800 g o, in alternativa, filtrato per 20-60 minuti.

Nota applicativa: la granulometria del campione influisce sul risultato dell'analisi.
Nota applicativa: se il contenuto di grasso è superiore al 5%, il grasso deve essere estratto mediante estrazione a freddo.

Pesata
La pellicola di stagno DumaFoil viene tarata e vengono aggiunti circa 20 mg di superassorbenti (rapporto 1:10). La bilancia viene nuovamente tarata e vengono aggiunti circa 200 mg di filtrato con una siringa. Dopo che il campione è stato in grado di reagire con il superassorbente, la pellicola di alluminio viene chiusa e depositata nella vasca di trasferimento.

Calibrazione
La calibrazione selezionata deve coprire il range operativo. Se si utilizza un peso raccomandato del campione, è sufficiente una calibrazione con una soluzione TRIS da 0,5% N a 2,5 mg N.