Download utilización de enzimas exógenas en dietas para aves y cerdos

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIHUAHUA
FACULTAD DE ZOOTECNIA
UTILIZACIÓN DE ENZIMAS EXOGENAS EN AVES Y
PORCINOS
FEDERICO SALAVADOR Y FERNANDO SOLORIO
INTRODUCCIÓN
Los sistemas modernos de producción pecuaria son obligados a buscar una mejora
constante en la eficiencia productiva y en la relación costo – beneficio, además de la
protección del medio ambiente, son estos de los factores más importantes en los sistemas
actuales de producción, para mantenerse en el mercado. Estas características se relacionan
directamente, entre otras cosas, con la composición química del alimento. (Cervantes,
2000).
Si bien los elevados precios internacionales alcanzados por los granos forrajeros y
oleaginosos podrían mostrar algunas fluctuaciones, se estima que en el futuro sus valores
seguirán siendo altos. Esta situación genera un efecto muy significativo en los costos de
alimentación de las diferentes especies animales y motiva a los nutricionistas a buscar, con
mayor empeño, alternativas que permitan mejorar la eficiencia en el uso de las raciones
(Wyatt y Graham, 1996).
Algunas áreas especificas de producción han aportado mejoras en relación con el
manejo de los animales como la genética, reproducción, programas de prevención y salud,
por mencionar algunos. Sin embargo, existen áreas donde la introducción de tecnología
resulta un poco más complicado. Esto obedece principalmente a los costos que esto genera.
Siendo la alimentación la fracción más cara de la producción y debido a la presión para
lograr una producción de calidad con el más bajo costo posible, se dificulta la
implementación de alguna tecnología nutricional (Díaz, 2002).
En la actualidad los países europeos formulan en la mayoría de las especies con un
producto enzimático incluido. En México no se acaba de establecer una cultura del uso de
estos productos. Tal vez, la situación los obligó a desarrollar esta tecnología. Sin embargo,
en años recientes nuestras dietas habían sido sobreestimadas por el hecho de contener
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granos como maíz y sorgo principalmente. Estos, obviamente no presentan los problemas
de viscosidad intestinal por presencia de altas cantidad des de fibra que presentan cereales
como el trigo y la cebada, pero no están exentos totalmente de estos problemas.
El objetivo de esta revisión consiste en presentar una descripción detallada de los
factores que limitan la digestión de los nutrientes y el efecto de adicional enzimas exógenas
en la dieta para aves y cerdos.
REVISIÓN DE LITERATURA
Generalidades
Las enzimas son compuestos orgánicos, de origen proteínico, que actúan como
catalizadores biológicos de los procesos digestivos y metabólicos. Estos incluyen todas las
reacciones de síntesis y digestión – degradación que ocurren en el animal, convirtiendo a
las enzimas en el motor que mueve la actividad de todas las células del organismo
controlando así, todas las funciones de mantenimiento, crecimiento y reproducción de los
animales. Las enzimas se caracterizan por su marcada especificidad debido a que existe una
forma de enzima particular para cada tipo de sustrato. Esto ayuda para ejercer efectos
específicos sobre la digestibilidad de algún nutriente en particular (proteasas, peptidasas,
carbohidrasas y lipasas), sin afectar al reto. Logrando una digestión eficaz y completa,
mejorando substancialmente la absorción de nutrientes. Al facilitarle al animal la digestión
del alimento mediante el efecto hidrolítico que tienen las enzimas, mejora la
biodisponibilidad y la absorción en el tracto digestivo del alimento, resultando en un ahorro
de energía que se refleja en una mejor conversión y ganancia de peso; con el consiguiente
impacto favorable en los costos.

Las proteasas.- efectúan la hidrólisis, en endo y exopeptidasas.

Las endopeptidasas (proteasas tripsina, quimiotripsina y elastasa).- rompen los
enlaces internos de las moléculas de proteínas produciendo fragmentos de proteína
(péptidos). Este grupo de enzimas posee especificidad por residuos de aminoácidos,
rompiendo los enlaces covalentes en los sitios donde se encuentran sus aminoácidos
preferidos (Gardner, 1984).
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
Las exopeptidasas liberan uno a uno los aminoácidos de los fragmentos de proteínas
resultantes de la acción de las endopeptidasas. Así, la digestión de las proteínas en
el intestino delgado del animal se efectúa en forma secuencial y simultánea.

La Fitasa a su vez va a potenciar la asimilación del calcio y el fósforo (Gray, 1990).
El páncreas y la pared intestinal son los sitios donde se producen todas las enzimas
digestivas. Las proteasas pancreáticas se secretan en el lumen intestinal en forma de
proenzimas como precursores inactivos de sus respectivas enzimas, los cuales son activados
por una enteroquinasa intestinal y por la tripsina, una vez que es activada. Las
aminopeptidasas intestinales son liberadas en forma activa; su producción y actividad
catalítica depende de varios factores, entre los que destaca el procesamiento de la dieta,
composición de la misma, y el contenido de factores antinutricionales. La actividad de
todas las enzimas digestivas es dependiente de la concentración del sustrato, la temperatura,
el pH del medio; la temperatura en el lumen intestinal es constante, mientras que la
concentración de sustrato y el pH son variables y dependen, a su vez, del tipo y cantidad de
alimento consumido (Williams et al., 1989).
Principales Compuestos Antinutricionales Presentes en diversos Ingredientes
Proteicos
Diversos ingredientes utilizados en la elaboración de las dietas para aves y cerdos
contienen compuestos que inhiben la actividad de algunas enzimas digestivas o impiden el
acceso de estas a los sustratos, afectando la digestibilidad de los nutrientes. Entre estos, se
encuentra. Entre estos, se encuentran la soya integral, pasta de nabo, harinolina, y los
granos y cereales. La pasta de soya contiene compuestos químicos denominados
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inhibidores de tripsina (IT); la pasta de nabo a los glucosinolatos, la harinolina al gosipol, y
los granos (maíz, trigo, cebada y sorgo) contienen sale de ácido fítico (fitatos) combinados
con algunos minerales (fósforo, fierro, zinc, etc) y carbohidratos no almidonados (xilanos y
glucanos). Los inhibidores de tripsina inactivan a la tripsina y quimiotripsina al formar
complejos con estas enzimas, mientras que los glucosinolatos y el gosipol tienen efectos
tóxicos en el animal. Por su parte, los fitatos, xilanos y glucanos, aunque no inhiben la
acción de ninguna enzima ni son tóxicos, si impiden la digestión de proteína, y energía,
principalmente (Cromwell et al., 1995; y Yi et al., 1996).
Viscosidad de la Digesta en Aves y Cerdos
La variación en la viscosidad en los cereales es variable. En dietas que contienen
grandes cantidades de granos como Maíz y Sorgo principalmente, no presentan problemas
de viscosidad intestinal en cerdos por presencia de altas cantidades de fibra que presentan
cereales como el trigo y la cebada, pero no están exentos totalmente de esos problemas.
La presencia de fibra ejerce un papel negativo en cuanto a la digestibilidad de
almidón, además su capacidad para atraer agua genera un flujo de nutrientes hacia la zona
donde sólo son aprovechado por las bacterias colonizadoras del intestino.
No importando el tipo de cereal que se hable, el problema radica en la gran cantidad
de almidón que se pierde cuando los granos, aun los excelentes procesados, llegan a la parte
terminal del intestino sin haber sido digeridos adecuadamente por el animal. Este material
es utilizado a este nivel por bacterias residentes en tracto digestivo, pero sin aportar ningún
beneficio al cerdo, por lo que debe ser considerado como una perdida económica (Díaz,
2002).
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La eficiencia de la absorción de calcio en aves puede ser cada vez menor después de
las 40 semanas de dad. Además, el aumento en el tamaño del huevo aumenta el calcio
requerido para un cascaron más fuerte y resistente, por lo que es necesaria una mayor
ingesta (Bernardi, 2000).
Si bien es cierto que las aves son capaces de producir ciertas enzimas digestivas,
como las amilasas para digerir el almidón y las proteasas para digerir las proteínas, no
producen las enzimas necesarias para digerir la fibra presente en los piensos. La fibra
dificulta la digestión, impidiendo a las enzimas digestivas del animal llegar a los nutrientes
del pienso. Además, las fibras presentes en cereales como el trigo, la cebada, la avena y el
centeno aumentan la viscosidad de la digesta, lo que redunda en una reducción del consumo
del pienso, una disminución de digestión de nutrientes y un exceso de proliferación
microbiana. Todos estos factores pueden mermar el rendimiento del ave (Bedford, 1996).
Potencial Enzimático
Rara vez se cumple el potencial de la complementación enzimática, ya que la
mayoría de los expertos en nutrición complementan las raciones con enzimas debido a su
capacidad de reducir la viscosidad y los problemas de camas húmedas. Solo se puede
realizar el potencial de una enzima cuando una dieta es ligeramente subóptima en términos
de densidad de nutrientes y es elevada a los niveles requeridos mediante la adición de
enzimas que optimizan la digestión de los nutrientes (Bedford, 1996)
La optimización del valor nutritivo de un pienso que resulta de la complementación
enzimática se debe, en parte, a una digestión más eficaz del almidón y la proteína presentes
en el endospermo del grano. No obstante, esta optimización realiza la digestibilidad de
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todos los ingredientes de la dieta, y no solo de los de la fracción cereal, por lo que la
contribución relativa varía en función de la formulación de la dieta (Keshavarz, 1999).
Producción de Enzimas Exógenas
La producción de enzimas extracelulares se hace de manera exitosa utilizando
hongos filamentosos, tales como los de genero Aspergillus (Connely, 1992). De acuerdo
con Barbergaard (1977), existen ciertas cepas de Aspergillus capaces de producir
cantidades de hasta algunos gramos por litro de estas proteínas. También, este genero de
hongos es capaz de desarrollar de manera correcta modificaciones postraslacionales de
proteínas eucarióticas, además de que muchas cepas de Aspergillus son clasificadas como
GRAS (generalmente reconocidas como seguras). La tecnología para fermentación a larga
escala por Aspergillus y el procesamiento posterior de las proteínas a sido bien establecida.
El significado real de las excelentes características secretorias del Aspergillus, es que las
proteínas producidas por este organismo pueden ser purificadas del medio de cultivo, y aí,
ser incluidas en el alimento de los animales.
Importancia del Uso de Enzimas
La aplicación de enzimas en alimentos para animales se hace con la finalidad de: a)
Remover o destruir factores antinutritivos en raciones para no rumiantes; b) Mejorar la
digestibilidad total de la dieta. La baja digestibilidad de lagunas materias primas es por lo
regular el resultado de la falta de enzimas endógenas del animal para extraer los nutrientes
de los complejos dentro del ingrediente alimenticio; c) Aumentar la digestibilidad de
polisacáridos no aminolíticos. De manera general, los no rumiantes carecen de la capacidad
endógena para hidrolizar los carbohidratos de este tipo por lo que cuando se adicionan las
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enzimas necesarias los componentes monosacáridos producto de su hidrólisis, se pueden
absorber y utilizar; d) Complementar la adición de las enzimas endógenas producidas por el
animal. En cerdos y aves jóvenes cuando el sistema enzimático aún no se desarrolla
completamente, hay deficiencia de algunas enzimas; e) Liberan algunos de los nutrientes
atrapados, como azucares simples y lisina; f) para reducir el impacto contaminante de las
heces de los animales en el ambiente. El contenido de fosfatos en las heces de algunos
animales tiene un potencial muy elevado como contaminantes (Carey, 1998).
En la ultima década las enzimas se han establecido como un aditivo estándar en la
industria de la alimentación animal. El uso de las enzimas exógenas en el alimento de los
animales aumenta la utilización de todos los constituyentes del alimento y hace posible el
uso de ingredientes de menor calidad (Cortés et al., 2002). Esto por supuesto, se traduce en
costos menores de alimentos y utilidades más altas. Esto es necesario no solamente por
motivos de control internos de calidad sino además de seguridad hacía el cliente de que esta
recibiendo lo que se le ofrece al precio adecuado (Spring et al., 1999).
Uso de Enzimas en las Dietas Para Aves
El uso de enzimas en alimentos para aves se ha enfocado predominantemente a la
hidrólisis de la fibra o de la fracción de polisacáridos no aminolíticos (B – glucanos y
arabinoxylanos) de los granos de cereales, los cuales no pueden ser digeridos por las
enzimas endógenas de las aves.
Williams (1997) señala que las enzimas son empleadas con el propósito de
suplementar el suministro de enzimas endógenas y mejorar la capacidad digestiva. Sin
embargo, una consideración muy importante para seleccionar el tipo de enzimas y
emplearla en los alimentos de los animales es la naturaleza de los sustratos donde estas
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trabajaran, ya que los principales componentes de los granos de cereales son el almidón,
proteínas, grasas, polisacáridos no – almidón, hemicelulosas y pentosas.
Estos
componentes cuando son digeridos completamente, constituyen una fuente esencial de
nutrientes, sin embargo, cuando son parcialmente digeridos, estos podría constituir
problemas específicos, tales como una utilización pobre de nutrientes y la presencia de
camas húmedas (Avila, 2002).
Enzimas Proteolíticas en la Dieta de los Cerdos
La información disponible relacionada con este concepto es muy limitada. En una
prueba de digestión, la digestibilidad ideal de aminoácidos se incremento con la adición de
una proteasa fungal (Cervantes et al., 1999). Sin embargo, la adición de la misma enzima a
dietas con base en sorgo - o trigo - pasta de soya no tuvo ningún efecto significativo sobre
la ganancia de peso y conversión alimenticia. La falta de respuesta se atribuye al hecho de
que todas las dietas fueron formuladas para contener más del 100% de lisina, primer
aminoácido limitante. Considerando que la contaminación nitrogenada del agua y suelos
por desechos porcícolas es de las más impactantes, es necesario intensificar el diseño de
enzimas que ayuden a mejorar la utilización de la proteína de la dieta, principalmente a
través de proteasas que complementen la actividad de las enzimas propias del animal.
Fitasas en la Dietas de los Cerdos
El fósforo es un elemento esencial para el crecimiento, desarrollo y reproducción de
los animales, puesto que prácticamente no hay reacción química en la célula, sin que
intervenga, directa o indirectamente, este mineral. El fósforo participa en la formación de
huesos, la generación de energía, la formación de material genético que se hereda de una a
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otra célula y organismos, la formación de músculo a través de la síntesis de proteína, la
síntesis de grasa, etc. Por lo tanto, todos los animales deben consumir cantidades adecuadas
de este mineral.
El fósforo contenido en ingredientes típicos de la dieta de los cerdos (pasta de soya
y cereales) se encuentra principalmente en forma de fitatos (hexafosfato éster y de mioinositol). Aunque es relativamente abundante, su disponibilidad es muy baja debido a que
el animal no produce ninguna enzima que rompa los enlaces P-fitato. De acuerdo con
Cromwell (1991), el P es disponible en apenas 10 a 15 % en maíz y sorgo, 25 a 30% en
pasta de soya, y alrededor de 50% en trigo. Adicionalmente, a los fitatos se les considera
como factores antinutricionales debido a que forman quelatos con otros minerales
esenciales como el Ca, Zn, Mg, Fe y pueden reaccionar también con proteínas,
disminuyendo la disponibilidad de proteína y aminoácidos.
La utilización de fitasas ha sido muy intensa durante los últimos años. Esta enzima
hidroliza la molécula de fitato y, de esta manera, libera al fósforo ligado a esta (Jongbloed
et al., 1992).
CONCLUSIONES
Las enzimas como aditivos en la alimentación animal, tendrán cada vez mayor
impacto en la producción. La tendencia a utilizar enzimas incrementará el desarrollo de
nuevos complejos enzimáticos a bajo costo y técnicas más desarrolladas para su empleo. Su
uso no solamente mejorará la eficiencia de los ingredientes convencionales sino también
permitirá el empleo de ingredientes no convencionales, resulta en una mejoría del
comportamiento productivo de los animales. También mediante su utilización, re reducirá
el empleo de antibióticos como aditivos y se reducirá la contaminación del medio ambiente.
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En resumen la magnitud de respuesta depende del tipo de enzima, las características de la
dieta, la edad - etapa productiva de los animales, de tal manera, que esto tendrá un impacto
económico en la producción animal.
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LITERATURA CITADA
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