Potenciador de fitasa en producción porcina

Hoy en día, la fitasa microbiana se añade como estándar a los piensos compuestos para cerdos, ya que los monogástricos carecen de una enzima endógena para liberar fósforo (P) del fitato vegetal y ponerlo a disposición del animal. En las semillas de las plantas forrajeras, el 60-70% del P total se almacena como P unido a fitatos.

El fitato es una sal del ácido fítico dependiente del pH que puede construir complejos insolubles con otros minerales y oligoelementos como calcio (Ca 2+ ) o zinc (Zn 2+ ) (Figuras 1 y 2), así como con proteínas y aminoácidos. Además, tiene el potencial de inhibir enzimas digestivas proteolíticas como la pepsina y la tripsina (Torre et al., 1991, Maenz et al., 1999; Liu et al., 2009).

Si el P-fitato no se pone a disposición del cerdo mediante, por ejemplo, una enzima suplementada, se excreta por completo con un posible impacto ambiental indeseable como la eutrofización de las aguas superficiales.

Tradicionalmente, el suministro de P a los cerdos ha estado garantizado por la adición de fósforo mineral, pero su presencia es limitada y las minas que tienen fosfatos de roca con un contenido razonable de P podrían agotarse en un futuro previsible.

 

Por tanto, el objetivo principal es maximizar la utilización del P-fitato por parte del animal monogástrico.

La adición de fitasa microbiana a las dietas de los cerdos aumenta la digestibilidad del P unido a fitatos y también hace que estén disponibles otros nutrientes que están potencialmente complejados a través de los grupos fosfato cargados negativamente (Figura 1). Figura 1. Fitato complejado con minerales y proteínas (Fuente: BASF).

Jongbloed et al., (1996) señalaron que la adición de fitasa (>500 FTU) aumenta la digestibilidad del fósforo unido a fitatos en hasta un 40%, mientras que Dusel et al., (2022) demostraron en varios estudios con lechones que los suplementos con mayor cantidad de fitasa (1.000 FTU) aumentan la digestibilidad aparente del fósforo en una dieta vegetal a más del 70%.

No obstante, aún hay margen para aumentar la eficiencia de utilización de P mediante el uso de fitasa.

La eficacia de la fitasa depende de muchos factores, entre ellos: La dosis. El valor del pH en los diferentes compartimentos del tracto digestivo. La concentración de nutrientes cargados positivamente (por ejemplo, minerales y oligoelementos) que pueden formar complejos con el fitato, dando lugar a un complejo insoluble.

 

Los complejos insolubles son difícilmente atacados por una enzima, disminuyendo significativamente su eficiencia.

Ese efecto se demostró en un ensayo con broilers en el que un exceso de Ca 2+ en la dieta tuvo un impacto negativo en el uso de P mediado por fitasas en comparación con la misma dieta con un nivel de Ca 2+ más bajo (Kwakernaak et al., 2010).

Este fenómeno es fácilmente comprensible si se tiene en cuenta el ejemplo que se muestra en la Figura 2, donde se observa la formación del complejo dependiente del pH utilizando el ejemplo del calcio.

En presencia de calcio, casi todo el fitato puede disolverse si el valor de pH es inferior a 5.

Línea contínua: ratio 1:1 de calcio:P fitato Línea discontinua: ratio 3,75:1 de calcio:P fitato

Figura 2. Formación de complejos de fitatos con calcio a distintos valores de pH. (Chervan, 1980).

Se puede suponer que la mayor parte de la liberación de P del fitato tiene lugar en el estómago debido al pH comparativamente bajo.

IMPORTANCIA DEL PH PARA LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA

Digestibilidad de proteinas

Las enzimas endógenas, como la pepsina, tienen un pH óptimo a pH 2 o 3,5 (Taylor 1959) y, según Kidder y Manners (1987), una proteólisis significativa solo se produce a un valor de pH inferior a 4, aumentando la velocidad de proteólisis conforme disminuye el pH.

Sin embargo, en la fase temprana del destete, dado que la producción de ácido clorhídrico intrínseca aún no ha alcanzado su máximo potencial, siempre hay áreas en el estómago de los lechones donde el valor de pH es superior a 4 (Kamphues, 1987).

Por otro lado, la ingesta de alimento, especialmente grandes cantidades (ad libitum), también puede conducir a un aumento del pH en el estómago (Laplace, 1974; Kamphues, 1987).

De hecho, la mayoría de las dietas para cerdos tienen un pH de alrededor de 6-7, que se puede reducir mediante la suplementación de ácidos orgánicos como el ácido fórmico.

A este respecto, un estudio realizado por Blank et al., (2013) mostró que la adición creciente de 1,0, 2,5 y 4,5 g/kg de ácido fórmico a una dieta de trigo, cebada y harina de soja para lechones destetados, el valor de pH del alimento podría reducirse de 6,4 a 5,6 (Figura 3). Similarmente, Eckel et. al., (1992) ya habían señalado que la suplementación de 6,0 y 12,0 g/kg de ácido fórmico reducía el pH inicial del alimento de 6,0 a 5,2 y 4,8 respectivamente (Figura 4).

Figura 3. Influencia de la adición de ácido fórmico en el valor de pH en el alimento para cerdos (Blank et al., 2013).

Figura 4. Influencia de la adición de ácido fórmico en el valor de pH en el alimento para lechones (Eckel et al., 1992).

Por su parte, Kampuhes, 1987 demostró que la adición de 6 g/kg de ácido fórmico al alimento también podía reducir el valor del pH en las diferentes regiones del estómago de los lechones.

Así, la reducción del pH en el estómago favorece la digestibilidad de las proteínas en los lechones y reduce potencialmente la prevalencia de diarrea (Figura 5).

Figura 5. Influencia de la adición de ácido fórmico en la digestibilidad de la proteína bruta de la dieta de un lechón y en la aparición de diarrea (Eckel et al., 1992).

Digestibilidad del fósforo

Las fitasas microbianas modernas, como Natuphos E®, están diseñadas para que su perfil de pH se adapte a las condiciones de pH en el tracto gastrointestinal de cerdos y aves, siendo la clave el estómago.

Así, Natuphos E® trabaja en un amplio rango de pH, entre 2,5 y 6.

La reducción del pH aumenta la solubilidad del fitato, lo que se traduce potencialmente en una mejor accesibilidad de ese sustrato para la fitasa y, por tanto, en una mayor utilización de P en comparación con una dieta suplementada con fitasa y sin ácido fórmico en cerdos en crecimiento (Blank et al., 2013; Blank et al., 2014).

A este respecto, Dusel et al., (2022) mostraron un aumento nominal pero no significativo en la digestibilidad del P al agregar una mezcla de ácido fórmico/formiato de sodio a 1.000 unidades de fitasa, tanto en lechones como en cerdos de engorde, aunque el suplemento de fitasa por sí solo ya alcanzó altos valores de digestibilidad de P del 72,7% (lechones) y del 59,4% (engorde) (Figura 6). En el ensayo de rendimiento paralelo, la combinación de fitasa y ácido orgánico aumentó significativamente la ingesta de alimento, la ganancia diaria de peso y el índice de conversión en comparación con el control positivo y negativo en la fase de cría de lechones.

Figura 6. Influencia de la adición de fitasa y ácido en la digestibilidad del fósforo.

IMPORTANCIA DE LA SELECCIÓN DE MINERALES Y OLIGOELEMENTOS

Además del valor del pH para mejorar la actividad enzimática y la disponibilidad de nutrientes, es importante tener en cuenta la selección de minerales y oligoelementos utilizados en la dieta.

La cantidad de Zn 2+ en los piensos es seguramente mucho menor que la cantidad de Ca 2+ , ya que el primero es un oligoelemento, mientras que el segundo es un mineral. Sin embargo, a niveles molares equivalentes, el Zn 2+ es mucho más fuerte en la construcción de complejos con fitato (Maenz et al., 1999).

El uso de fuentes orgánicas de Zn 2+ , como el Zn-glicinato, puede representar una alternativa interesante a las fuentes inorgánicas cuando se quiere optimizar la eficiencia de la fitasa.

In vitro, se demostró que incluso a pH de 3,5, el ZnSO 4 inhibía casi por completo la liberación de P mediada por fitasa a partir de Na-fitato, mientras que en presencia de Zn-glicinato, la liberación de P aumentaba al 40% en relación con la referencia (Figura 7).

Figura 7. Liberación relativa de P de Na-fitato in vitro en tampón que contiene fitasa a pH 3,5 y 5,5 en presencia de diferentes fuentes de Zn en comparación con el tampón de referencia no suplementado con Zn a pH 5,5 (informe interno de BASF).

Los recursos limitados, la creciente relevancia de las estrategias de producción sostenibles y los imperativos económicos subrayan la necesidad de optimizar al máximo el uso de los recursos disponibles. Por tanto, el uso de cantidades más altas de fitasa en combinación con ácidos orgánicos y el uso de glicinatos como fuente de oligoelementos puede contribuir a una mejor utilización de las fuentes vegetales de fósforo, ayudando así a preservar los recursos minerales de fosfato.

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