Enzimas PNA juegan un rol positivo en la formación de prebióticos

Los prebióticos son carbohidratos estructurales que resisten digestión y absorción en el intestino delgado, pero son parcial o completamente degradados en el intestino grueso. Esta selectividad puede cambiar la actividad y composición de la flora intestinal causando un aumento en la producción de cadenas cortas de ácidos grasos y supresión de fermentación de proteínas. Esta reducción es deseada por que esta fermentación resulta en la creación de metabolitos potencialmente tóxicos como amonio, fenoles, índoles, otras aminas, etc. Este cambio microbiológico resulta en macro efectos como el aumento de resistencia ante patógenos y una mejor performance.

Hasta ahora, inulina u oligosacáridos derivados de inulina eran los líderes del Mercado en esta área, muy utilizado en la industria alimenticia como factores bifidogénicos. Además de la inulina otras moléculas tienen interés. Como los arabinoxilanos están abundantemente en la fibra dietaria en la mayoría de los cereales, esta es una alternativa interesante.

 

En el pasado, esfuerzos considerables se realizaron para optimizar los métodos de producción de AXOS. Degradación enzimática de los arabinoxilanos (AX) nativos en AXOS puede ser un proceso de producción muy interesante y puede ser logrado in vitro por medio de incubación de afrecho de trigo de-proteneizado y de-almidonado con xilanasa de Bacillus subtillus (Swennen et al., 2006). Esta xilanasa convierte la fracción AX del afrecho de trigo en AXOS. Luego de caracterizar enzimáticamente los AXOS derivados del afrecho de trigo, se evaluó el efecto de la inclusión de la dieta a diferente dosis en crecimiento y conversión alimenticia.

En el ensayo, se utilizó una dieta maíz-soja con el agregado de AXOS y la conversión alimenticia mejoró. (Figura 1). La preparación enzimática tuvo un efecto similar comparado con el mejor grupo AXOS, pero por razones desconocidas, subdosificado a solo 20% de la dosis recomendada a nivel práctico.

Van Craeyveld et al. (2008) investigó los efectos de fermentación de metabolitos en ciego y colon de ratas al suplementar oralmente con AXOS. Los investigadores concluyeron que AXOS con un grado de polimerización promedio de 5 y un grado promedio de sustitución de arabinosa de 0.27 (AXOS 5-0.27) demuestra la mejor combinación para obtener efectos deseables en la salud intestinal. Adicionar 5- 0.27 AXOS a la dieta resulta en un incremento en los niveles de acetato y butirato, reduce amoníaco y cantidad de ramificaciones de cadenas cortas de ácidos grasos y alta concentración de bifidobacterias en ciego. Esto indica un aumento en la fermentación de carbohidratos y reducción en la fermentación proteica. 

Figura 1: Efectos de la inclusión en la dieta de los AXOS, FOS o Bacillus subtilis endo-xilanasa en el peso corporal y IC en pollos de engorde.

 

Mirando la composición de la dieta de animales monogástricos en la práctica, niveles de AX alrededor de 6 y 5% para dietas a base de trigo-maíz siendo la mayoría insoluble en ambas dietas. La endo-xilanasa bacteriana (Nutrase Xyla, Bacillus subtilis endo-β -1,4-xilanasa, Nutrex NV, Bélgica) ofrece un potencial mayor para crear AXOS que la xilanasa fúngica. Primeramente, porque el pH óptimo de trabajo corresponde a las condiciones de pH intestinal, donde la permanencia es mayor comparada con estómago y buche, y en segundo lugar debido a la degradación superior de degradación de AX insolubles, que es la fracción mayor de AX (Courtin, 2001). Manfredo (2011) demostró que agregando Nutrase Xyla a una dieta de maíz en ensayos con pollos de engorde tuvo un alto impacto en la flora intestinal. Las firmicutes aumentan, conocidas por su acción antiinflamatoria y producción de butirato; mientras que los bacteroides reducen su número (ellos son fermentadores de proteína).

 

Muchos nutricionistas aún están convencidos que el uso de xilanasas provee poco o ningún beneficio en dietas maíz-soja, por el bajo nivel de PNA en este tipo de dietas, con la consecuente idea de que poseen bajo valor anti-nutricional en términos de PNA. El efecto de las propiedades únicas de la endo-xilanasa bacteriana en dietas de maíz-soja se demuestra en dos ensayos que se describen debajo.

El primer estudio (Figura 2) fue realizado para verificar la respuesta de Nutrase Xyla y dos productos PNA comerciales, cada uno a dosis comercial utilizando condiciones de producción avícola y materias primas de EEUU. La enzima F es un complejo multienzimático que incluye xilanasa fúngica y glucanasa como principales actividades enzimáticas. La enzima M es una mananasa.

Las dietas de control positivo (Alimento 1) fueron formuladas para ser similares a los estándares de comerciales de la industria y no incluyen enzimas PNA. Control negativo y dietas suplementadas con enzimas (Alimento 2) fue formuladas con menor energía metabólica (100 Kcal/kg) y aminoácidos digestibles (2%), lo cual resultó en una reducción de costo de 4% en el alimento, al momento del ensayo. La reducción de energía, aminoácidos digestibles y costo se logró con la inclusión de subproductos cerealeros para reemplazar maíz y harina de soja.

Además de superar los niveles reducidos de nutrientes y alcanzar una performance casi idéntica al grupo de control positivo, Nutrase Xyla fue la única enzima que redujo significativamente la mortalidad a 2.38% comparado con el 6.19% del grupo de control positivo.

El segundo ensayo (Figura 3) se realizó para comparar el efecto de Nutrase Xyla con la misma enzima F, cada uno a su dosis comercial, en la performance de cerdos de engorde de 20 a 110kg. Alimento 1 fue formulado similar a los estándares comerciales de la industria. Alimento 2 se redujo en 40 Kcal/kg de Energía Neta sin afectar el perfil de aminoácidos. La reducción de energía se logró reemplazando maíz por subproductos de trigo baratos. Ambos ensayos demostraron claramente las ventajas en el uso de endo-xilanasa bacteriana en dietas maíz-soja sobre el rendimiento de los animales. 

 

 

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