Las enzimas exógenas: Insumos básicos para la fabricación del alimento balanceado para animales.

Generalidades

La alimentación es el arte (técnica) de combinar económicamente (costos) los diversos recursos (ingredientes), para satisfacer la necesidad de mantenimiento y producción de los animales y las demandas de los consumidores (calidad), preservando el medio ambiente.

Las exigencias del negocio pecuario actual nos llevan a buscar mejores y más eficientes maneras de alimentar a los animales para obtener la proteína requerida para la dieta humana. Esta búsqueda de eficiencia encuentra frecuentemente trabas naturales que limitan el aprovechamiento de los insumos existentes, sean estos tradicionales o no.

Una serie de investigaciones en nutrición, y notables logros de biotecnología han generado una serie de respuestas, las enzimas exógenas, que hacen hoy que la alimentación animal sea más eficiente en términos de asimilación y también de costo, incluso tornándola amigable con el medio ambiente.

El uso de enzimas exógenas se ha convertido en común denominador, en todo el mundo.

“Las enzimas son proteínas de estructura tridimensional, que actúan como eficaces catalizadores biológicos, participan de diversas reacciones (acelerándolas) y potencian enormemente la digestibilidad del alimento para animales”

La acción de las enzimas es conocida por el hombre por milenios, aun cuando su existencia e identificación no eran posibles de determinar. Las ruinas egipcias muestran grabados de procesos de fermentación alcohólica. La elaboración de queso, común a casi todas las culturas, es otra muestra de usos enzimáticos.

En 1857 Pasteur demostró la relación entre la fermentación y la actividad biológica de las levaduras. En 1878, Khune acuñó el termino “enzima”, para referirse a los “fermentos solubles” que no están unidos a las células vivas. Este termino deriva de la expresión griega “en zyme”, traducido como “en la levadura”. Takamine, en 1894 logró obtener las primeras carbohidrasas y proteasas, a partir de un moho (Aspergillus oryzae). En 1897, Buchner presentó una prueba concluyente de acción enzimática al obtener fermentación alcohólica solo con el caldo de levaduras, sin células. En 1909, Rohm aplicó proteasas de origen animal para el tratamiento de pieles. La estructura química de las enzimas tomó unos años mas para develar sus secretos, en 1962, James Summer demostró con la ureasa que las enzimas son proteínas.

Actualmente, la producción de enzimas tiene como base la ayuda de microorganismos, sobre todo hongos y bacterias. Los microorganismos pueden secretar una serie de enzimas hidrolíticas que los organismos animales son incapaces de producir. Para ello es necesario pasar por ensayos con cientos de cepas antes de identificar una adecuada a las necesidades del investigador, y que además produzca los volúmenes necesarios. Luego para la producción se emplean métodos de escala industrial, dentro de los cuales distinguimos 2 tipos de procedimientos:

- Los métodos de emersión (fermentación superficial), en medios sólidos o pastosos, con ventilación de la superficie. Una vez terminado el proceso de fermentación, los medios sólidos se homogenizan, se ajusta la humedad alrededor de 10-12% y se pulverizan.

- Los métodos de inmersión, en los que los microorganismos productores se instalan en el interior de un tanque que contiene un medio de cultivo liquido. Finalizada la fermentación, los productos se purifican y normalizan. Pueden comercializarse en forma liquida o sólida.

El ácido Fítico, los Polisacáridos no Almidonosos (PNA) y los Factores Antinutricionales (FAN), están presentes en todos los ingredientes de origen vegetal que se emplean para alimentar monogástricos.

El Ácido Fítico
El Ácido fítico es una molécula presente en todos los insumos vegetales. 2/3 del fósforo contenido en estos insumos se encuentran ligados al mismo, y no son disponibles para el animal, o lo son muy pobremente dada la baja capacidad de las fitasas (enzimas) naturales que el animal ingiere con el alimento. Adicionalmente el fitato es capaz de formar complejos como fitato-calcio o fitato-proteínas, dificultando su digestión.

El agregar fitasa exógena al alimento se hace disponible este fósforo (entre 15 y 25% del total), disminuyendo el requerimiento de fósforo inorgánico agregado a la ración, con efecto directo sobre el costo del balanceado.

Esto hace que la fitasa, conocida poco después del 1900, sea probablemente la enzima de mayor uso en la alimentación animal. En un inicio desarrollada comercialmente para ayudar a enfrentar los problemas ambientales generados por la contaminación por Fósforo en Europa (producto de las excretas de granjas porcinas), la fitasa es hoy un ingrediente infaltable, gracias a su demostrada eficiencia a nivel nutricional y además económico.

La gran mayoría de las fitasas existentes en el mercado derivan de cultivos de hongos, aunque se busca producirlas también a base de bacterias y plantas.

Polisacáridos No almidonosos
Los PNA son azucares complejas, no digeribles para los monogástricos por falta de enzimas adecuadas, como por ejemplo la Alfa-galactosidasa. Las formas mas frecuentes son los pentosanos y Beta-glucanos contenidos en los granos de cereales. Algunos de los componentes de la pared celular vegetal (las porciones insolubles) ejercen el llamado “efecto jaula” con encapsulación de nutrientes que habitualmente son muy digestibles (almidón, grasas o proteínas), afectando su digestión. Las porciones solubles de la pared celular vegetal además, aumentan la viscosidad en el tubo digestivo, acumulando agua, afectando la absorción e incluso la consistencia de las heces, llegando a provocar síntomas de diarrea. La microflora intestinal finalmente fermenta estos PNA, generando ácidos grasos volátiles y gases en el tracto intestinal del animal, lo que provoca alteraciones digestivas además de perder la posibilidad de aprovechar dichos azucares como energía.

Cuadro 1.-


El uso de enzimas como la Alfa-galactosidasa, Beta-glucanasa, Celulasa, etc. modifica definitivamente las condiciones físico-químicas del contenido digestivo, rompe las paredes celulares, acelera la hidrólisis de los polisacáridos no almidonosos y disminuye la viscosidad intestinal, favoreciendo la asimilación de estos ahora azucares simples, en forma de energía.

La alimentación de los cerdos, especialmente los provenientes de un destete precoz, requiere de atención especial por parte de los nutricionistas. El uso de enzimas exógenas surgió como alternativa para aumentar la digestibilidad de los ingredientes, minimizando los problemas de mala absorción y proliferación microbiana en el intestino de los lechones, y por ende mejorando el desempeño productivo. (Adaptado de Texeira et al.,2001; Pupa, 2002)

Cuadro 2.-

Factores Anti-nutricionales
El principal reto para los investigadores encargados de desarrollo enzimático es conseguir una preparación para dietas “maíz-soya”. La soya contiene muchos FAN como los inhibidores de tripsina, quimotripsina, y además los oligosacáridos y galactomananos del grupo de la rafinosa. Se ha logrado éxito con complejos enzimáticos que contienen galactomanosa, alfa-galactosidasa e invertasa para desdoblar esta porción de FAN, generando la liberación de valores adicionales de energía para el animal.

Uno de los grandes problemas en la producción avícola es el costo de las raciones. Cerca del 90% del balanceado esta formado por maíz y soya. Las fuentes protéicas de origen vegetal contienen componentes antinutricionales que afectan la plena utilización por las aves (Adaptado de García, 1998; Tejedor et al.,2001). El agregado de enzimas para mejorar la digestibilidad y la utilización de ingredientes como la torta de soya tiene importancia económica cuando reducen el costo de la ración (incluidas con reformulación).

También puede observarse beneficios cuantificables (mejoras en producción) al ser empleadas como aditivo.

Cuadro 4.-


Comparación
La gran mayoría de los productos existentes en el mercado, declaran la actividad de una sola enzima, o combinan 2 o más enzimas (Cocktail enzimático).

Casi todos se ofrecen en versiones concentradas y en forma liquida para aplicación post-pellet o polvo para incorporación directa al alimento balanceado.

Es muy difícil hacer comparaciones de las especificaciones técnicas entre productos comerciales, dado que cada empresa desarrolla no sólo métodos propios de producción (a base de cepas especificas de hongos y/o bacterias), sino incluso de medición de la capacidad o “actividad” de su producto.

Los principios básicos de evaluación son similares, por ejemplo, en uno de los métodos mas comunes, se establece una medida del consumo de un sustrato determinado y de la formación del producto esperado en un tiempo establecido y bajo condiciones especificas de pH y temperatura, pero las unidades finales no son necesariamente equivalentes.

Un punto clave para la elección de una enzima es el comparativo entre trabajos “in vitro” y trabajos “in vivo”.

Conclusión
Es infinito el numero de procesos (no solo biológicos) que pueden ser mediados por acción enzimatica, por lo que casi cualquier factor anti-nutricional puede ser reconvertido por la enzima adecuada, a un costo razonable.

El mercado en los países que usan estos insumos tiene un impresionante crecimiento y desarrollo, poniendo al alcance del nutricionista cada vez mayor cantidad de productos, y nuevas preparaciones con características mejoradas (termoestabilidad por ejemplo) y otras propiedades se están desarrollando.

El futuro traerá productos mas específicos, acordes a cada realidad de mercado y circunstancia (GM o no GM), cokctailes enzimáticos mas potentes, complejos multienzimáticos elaborados por una única cepa (hongo o bacteria), desarrollados en ambientes muy similares al tracto digestivo de los animales, fruto de diferentes procesos de elaboración, siempre buscando mejorar su eficacia, manteniéndose costo-efectivos.


Bibliografía