7 razones que apoyan el uso de enzimas xilanasas purificadas en dietas con base en maíz

En algunos sectores de la industria de alimentación animal aún persiste el mito de que las enzimas xilanasas no son efectivas en dietas basadas en maíz debido a que este ingrediente no posee suficiente cantidad de sustrato para que las xilanasas pueden ejercer una acción efectiva, sin embargo, diferentes estudios realizados con el fin de determinar el contenido de Polisacaridos No Almidón (PNA) en ingredientes comúnmente utilizados en alimentación animal han determinado que el maíz posee cerca de un 5% (en base seca) de arabinoxilanos en su fracción insoluble, que si bien no generan viscosidad dentro del contenido intestinal, sí tienen la capacidad de atrapar nutrientes impidiendo que sean digeridos y asimilados en el Tracto Gastro-Intestinal (TGI) disminuyendo de esta forma el rendimiento productivo de los animales.

A continuación se mencionan algunos puntos que confirman la importancia y la necesidad del uso de enzimas Xilanasas en dietas basadas en maíz:

Primeras enzimas desarrolladas y utilizadas comercialmente: La industria de las enzimas para alimentación animal lleva cerca de 25 años investigando y desarrollando diferentes compuestos que permitan mejorar la digestibilidad de los nutrientes y, por otra parte, minimizar el impacto de la excreción al medio ambiente de residuos nocivos. Las primeras enzimas que se desarrollaron y utilizaron fueron precisamente las encargadas de eliminar los efectos antinutricionales de los Polisacáridos No Almidón (PNA) entre los cuales se encuentran los Arabinoxilanos y Beta-glucanos presentes en la fibra de los ingredientes comúnmente utilizados en alimentación animal, principalmente el trigo y la cebada. Inicialmente, la principal preocupación sobre los PNA presentes en la fibra de estos ingredientes era su capacidad para solubilizarse en el medio acuoso del intestino generando incremento de la viscosidad del contenido e impidiendo así una correcta digestión y asimilación de nutrientes. De allí se desarrollaron las primeras Xilanasas y Betaglucanasas que no eran purificadas y estaban destinadas básicamente a romper la fracción soluble de esta fibra y gracias a esto reducir la viscosidad intestinal optimizando el aprovechamiento de nutrientes. Posteriormente se desarrollaron enzimas capaces de liberar nutrientes imposibles de liberar por los sistemas enzimáticos propios de los animales, la primera enzima de este tipo fue la Fitasa capaz de incrementar la utilización del fósforo fítico presente en ingredientes vegetales y a su vez reducir el impacto ambiental al disminuir la excreción de fósforo al medio ambiente.

Los Polisacáridos No Almidón (PNA) hacen parte de la fibra vegetal. Dentro de este grupo de PNA encontramos: celulosa, arabinoxilanos (AX), Beta-glucanos, mananos, galactanos y ácido urónico como los más relevantes. Estos PNA no son digeridos eficientemente por los sistemas enzimáticos propios de los animales, por esta razón, se requieren enzimas exógenas capaces de romper los enlaces de estos polisacáridos liberando energía y nutrientes que pueden ser utilizados eficientemente por los animales. Dentro del grupo de los PNA, el principal componente en todos los ingredientes vegetales son los arabinoxilanos, representando cerca de un 70% de todos los PNA presentes en el trigo y un 65% de los PNA presentes en el maíz, por esta razón, es supremamente eficaz el uso de xilanasas en dietas que contengan este tipo de ingredientes como base del alimento.

La fibra vegetal se divide en fracciones soluble e insoluble. Estas fracciones se consideran factores anti-nutricionales por mecanismos de acción diferentes entre sí:

a. La fracción soluble de los arabinoxilanos se disuelve en el medio acuoso del intestino generando viscosidad del contenido intestinal. Esta característica de viscosidad impide una correcta digestión y absorción de nutrientes, afectando negativamente los parámetros productivos de los animales. Los ingredientes con mayor proporción de arabinoxilanos solubles son la cebada, el centeno y el trigo. Tan sólo un 0.1% del maíz corresponde a arabinoxilanos solubles.

b. La fracción insoluble de los arabinoxilanos no se disuelve en el medio acuoso intestinal y por esta razón no genera viscosidad al interior del intestino pero sí tiene la capacidad de atrapar nutrientes al interior de las paredes celulares impidiendo que estos nutrientes sean utilizados eficientemente por los animales. Entre los ingredientes con mayor proporción de arabinoxilanos insolubles están el maíz y el sorgo.

Como resultado del proceso de fermentación requerido para la producción comercial de Xilanasas se pueden obtener las dos fracciones: Endo-xilanasa y Exo-xilanasa. Las Endo-xilanasas tienen la capacidad de romper o hidrolizar la cadena de arabinoxilanos en cualquier sitio al interior de la misma, siendo éste un proceso muy eficaz que permite hidrolizar no sólo los arabinoxilanos solubles reduciendo notablemente la viscosidad del contenido intestinal sino también de hidrolizar los arabinoxilanos insolubles logrando liberar los nutrientes atrapados dentro de las paredes de la fibra. De otro lado, las Exo-xilanasas solamente hidrolizan o cortan las xilosas (pentosas) localizadas en los extremos de la cadena, debido a esto, sólo tienen un ligero efecto en la hidrólisis de los arabinoxilanos solubles y ningún efecto en la hidrólisis de los arabinoxilanos insolubles. Adicional a esto, los monómeros de xilosa (pentosas) liberados generan estrés metabólico para el animal ya que éste es incapaz de metabolizarlos y pueden inducir a un cuadro de diarrea o tránsito rápido. Las xilanasas que no han sido purificadas o aquellas presentes en cocteles poseen una alta actividad Exo-xilanasa, lo cual es contraproducente para el buen rendimiento de los animales.

Debido a la necesidad de hidrolizar eficazmente ambas fracciones (soluble e insoluble) de los arabinoxilanos, se desarrollaron las Xilanasas purificadas que están compuestas en un 100% por la fracción Endo-xilanasa, gracias a esto, tienen la capacidad de hidrolizar no sólo la fracción soluble de los arabinoxilanos reduciendo la viscosidad sino también de hidrolizar la fracción insoluble permitiendo liberar nutrientes atrapados dentro de las paredes celulares vegetales. Las Xilanasas purificadas son muy efectivas en dietas basadas en maíz, teniendo en cuenta que este ingrediente contiene cerca de 5% de arabinoxilanos insolubles que anteriormente eran imposibles de hidrolizar con las enzimas no purificadas.

Las xilanasas purificadas poseen un modo de acción claramente establecido y medible en unidades de actividad enzimática, por esto son mucho más efectivas que los cocteles enzimáticos no purificados, que aunque ofrecen diferentes actividades enzimáticas simultáneamente, no establecen un valor determinado de muchas de sus actividades enzimáticas ni explican claramente sus mecanismos de acción, por estas razones es prácticamente imposible determinar la cantidad de sustrato que puede ser hidrolizada por cada una de las enzimas presentes en estos cocteles. Adicionalmente, se debe tener en cuenta que la Xilanasa no se produce de forma natural por los animales monogástricos y debe ser suministrada de forma exógena, mientras que, muchas de las otras enzimas ofrecidas en los cocteles no son requeridas por el animal ya que éste las produce de manera endógena y en cantidad suficiente.

Las Endo-xilanasas purificadas no sólo hidrolizan de forma mucho más eficiente a los arabinoxilanos sino que, como resultado de la hidrólisis, permiten la liberación de fracciones compuestas por 4 a 6 monómeros de xilosa conocidos como Arabinoxilo-Oligosacáridos (AXOS). Los AXOS tienen efecto prebiótico al ser utilizados como sustrato de fermentación por las bacterias del intestino grueso, principalmente las Bifidobacterias y los Lactobacilos. Estas bacterias fermentan los AXOS y, gracias a esto, crecen y se multiplican rápidamente impidiendo la colonización por parte de bacterias patógenas. Por otra parte, la fermentación de los AXOS libera ácidos orgánicos a nivel de intestino grueso, principalmente ácido butírico. La liberación de este ácido tiene dos efectos muy importantes: 1) Disminuir el pH intestinal, evitando el desarrollo de bacterias patógenas y, 2) Servir como fuente energética de rápida disponibilidad para los enterocitos permitiendo una correcta salud intestinal.