¿Qué factores afectan la calidad de una fuente de proteínas en las dietas de las aves?

La calidad de una fuente de proteínas puede verse influida por factores anti nutricionales y los procesos de fabricación utilizados para las harinas y el salvado.

Efecto de factores antinutricionales en la digestión de proteínas en aves

La proteína es el nutriente más caro en todas las dietas avícolas y la calidad de la proteína determina en gran parte el rendimiento de la producción animal. La calidad nutricional de un ingrediente proteico está directamente relacionada con la biodisponibilidad de los aminoácidos. Esto se debe a que el ave no tiene un requerimiento de proteína, sino que requiere aminoácidos fácilmente disponibles de la fuente de proteína. Varios ingredientes animales y vegetales son las principales fuentes de proteínas utilizadas en las dietas de las aves y varían en digestibilidad y composición de aminoácidos^1,2,3 .

La noción de nutrición proteica se basa en el proceso secuencial mediante el cual las proteínas se digieren y los aminoácidos se absorben y quedan disponibles para los procesos metabólicos. La calidad de una fuente de proteínas puede verse influida por una serie de factores, algunos de los cuales están relacionados con la fuente de proteínas en sí, como los factores anti nutricionales, mientras que otros están relacionados con los diversos procesos de fabricación utilizados para las harinas y el salvado.

Los factores o agentes anti nutricionales pueden definirse ampliamente como metabolitos vegetales secundarios y compuestos estructurales que interfieren con las actividades/procesos metabólicos normales del animal cuando están presentes en los ingredientes del alimento⁴. En algunos casos, estos compuestos brindan soporte estructural, mientras que algunos metabolitos han evolucionado como un mecanismo de defensa para proteger a la planta del daño de los insectos⁵ . Algunos factores anti nutricionales representan acumulaciones importantes de minerales y moléculas intermedias utilizadas en diversas vías por las plantas⁴ .

A continuación, se describen importantes factores anti nutricionales que pueden afectar seriamente la calidad de una fuente de proteína y la posterior digestibilidad.

COMPUESTOS FENÓLICOS

Los taninos son un grupo de compuestos poli fenólicos hidrosolubles que se pueden encontrar en algunas harinas proteicas de origen vegetal6 . Normalmente están presentes en semillas de leguminosas, granos de cereales y semillas oleaginosas^7,8 . Los taninos se clasifican en taninos hidrolizables y condensados. Los taninos hidrolizables pueden contener ésteres de ácidos gálico, m-digálico o hexahidroxidifénico, que se hidrolizan fácilmente⁶ . Los taninos condensados son resistentes a la hidrólisis y son polímeros de flavan-2, 4-diol y flavan-3-ol o una mezcla de ambos⁸ . Los taninos provocan la precipitación de las proteínas de la solución mediante la formación de complejos solubles e insolubles⁷ y se sabe que reducen la digestibilidad de los aminoácidos en las aves^8,9 . Los taninos de bajo peso molecular pueden absorberse en el intestino y causar toxicidad al inhibir las vías metabólicas esenciales^8,9 . Otra clase de compuestos polifenólicos llamados sinapinas se encuentran en muchos ingredientes de alimentos para plantas y son ésteres de colina derivados del ácido 3,5-dimetoxi-4-hidroxinámico o taninos⁷ . Durante la oxidación, los ácidos fenólicos pueden reaccionar con las proteínas para formar complejos no digeribles como las quininas, que se unen a los grupos funcionales lisina y metionina⁷ . Se ha informado que los taninos pueden causar la precipitación de proteínas, lo que puede conducir a una depresión en la digestibilidad de proteínas y aminoácidos en animales alimentados con cereales y legumbres que contienen taninos¹⁰ . Se cree que, en condiciones ideales, el tanino de sorgo puede unirse y precipitar al menos 12 veces su propio peso de proteína¹⁰ . El gosipol es un compuesto polifenólico que se encuentra naturalmente en las semillas, el follaje y las raíces de la mayoría de las plantas de algodón. Es un compuesto de defensa natural producido por las plantas contra plagas y enfermedades. El gosipol se puede encontrar en formas libres o ligadas (unidas a proteínas), siendo la forma ligada menos tóxica que la forma libre. La forma ligada se considera menos tóxica ya que puede disminuir la calidad de las proteínas causando efectos negativos en el crecimiento.

GLUCOSINOLATOS

Los glucosinolatos son metabolitos de defensa secundarios presentes en algunas plantas, utilizados para proteger contra animales y microorganismos5 . Todas las plantas de la familia Brassica contienen algún nivel de glucosinolatos. Los glucosinolatos se convierten por hidrólisis de mirosinasa en compuestos inestables, que luego se convierten en tiocianatos, nitrilos e isotiocianatos^4,5 . Se sabe que la harina de colza con altos niveles de glucosinolatos aumenta la incidencia de hígado hemorrágico en pollos de engorde, lo que resulta en una reducción de la ingesta de alimento y aumento de peso¹¹ . La mirosinasa es la principal enzima involucrada en la conversión de glucosinolatos en sus productos tóxicos y puede inactivarse mediante calentamiento durante el procesamiento del salvado y la harina¹². La presencia de estos glucosinolatos, junto con otros factores antinutricionales, puede causar una reducción importante en el consumo de alimento y la digestibilidad de la proteína cruda.

INHIBIDORES DE LA PROTEASA

La mayoría de las fuentes de proteínas de origen vegetal que se utilizan en la producción de alimentos para animales contienen algún tipo de inhibidor de la proteasa13 . Por lo general, estos son compuestos que inhiben la actividad de varias proteasas, como la tripsina, la quimotripsina, las carboxipeptidasas, la elastasa y la α-amilasa¹⁴ . Los inhibidores de la proteasa bloquean la actividad de la tripsina, la quimotripsina 14, la elastasa y la carboxipeptidasa¹⁴ . Se considera que la soja tiene la mayor actividad inhibidora de la tripsina entre todas las fuentes de proteínas vegetales utilizadas en la producción de aves⁸ . Los inhibidores se unen al sitio activo de la enzima, reduciendo así su capacidad para disminuir la energía cinética requerida durante la escisión proteolítica¹⁶ . Los inhibidores de tripsina se pueden inactivar en gran medida, pero no completamente, mediante procesamiento térmico, que incluye extrusión, radiación infrarroja, micronización, ebullición, autoclave, procesamiento con vapor o pelado¹⁷, o se pueden eliminar mediante fraccionamiento. El grado de inactivación por calor de los inhibidores de la tripsina depende de varios factores, incluidos el nivel endógeno inicial, la temperatura, el tiempo de calentamiento, el tamaño de las partículas, la humedad y quizás las especies y cultivares de cultivos¹⁸ . El uso de proteína de soja cruda o inhibidores extraídos de la soja provocó un aumento del tamaño del páncreas en animales susceptibles¹⁴ . La exposición a los inhibidores de la tripsina de soja resultó en un aumento de la síntesis y secreción de proteasas (como tripsina, quimotripsina y elastasa) e hipertrofia e hiperplasia pancreáticas¹⁴ . La depresión del crecimiento animal por los inhibidores de la tripsina está relacionada con una mayor pérdida de aminoácidos endógenos en forma de enzimas que son secretadas por el páncreas cada vez más activo e hipertrófico. Como la tripsina y la quimotripsina son principalmente ricas en aminoácidos que contienen azufre, un páncreas hiperactivo conduciría a un cambio de estos aminoácidos de la síntesis de proteínas del tejido corporal a la síntesis de enzimas, que luego se pierden en las heces¹⁴ . Varios trabajadores informaron el impacto negativo de los inhibidores de tripsina y otros factores antinutricionales de la soya, frijoles, etc., no solo en la digestibilidad de proteínas y aminoácidos, sino también en la calidad de las proteínas y el rendimiento animal ¹⁹ .

FITATO

Los ingredientes animales de origen vegetal contienen cierto nivel de fósforo almacenado como ácido fítico o fitato, que se conocen como ácido mioinositol hexafosfórico y mioinositol hexafosfato, respectivamente²⁰ . El fitato con predominio de grupos fosfato cargados negativamente es mejor conocido por la quelación de varios nutrientes nutricionalmente esenciales en el tracto gastrointestinal de humanos y animales, haciéndolos menos biodisponibles²² . La capacidad del fitato para quelar da como resultado su formación de complejos con nutrientes como proteínas y minerales, lo que conduce a una biodisponibilidad reducida tanto de proteínas como de minerales²³. El fitato presente en las plantas puede tener un efecto nocivo sobre la actividad de las enzimas digestivas, como las carboxipeptidasas y las aminopeptidasas, lo que puede explicarse por la quelación de cofactores minerales o la interacción con proteínas en forma de enzimas o sustratos^8,16 . El fitato también puede unirse a las proteínas para formar complejos en condiciones de pH ácido y neutro²³, lo que puede inhibir la actividad de las enzimas digestivas²⁴ . Se ha informado que el ácido fítico interfiere con la acción proteolítica de la pepsina en varias proteínas vegetales y animales, según se determinó in vitro, posiblemente a través de la formación de complejos de interacción fitato:proteína a pH bajo²⁵ . Las aves no tienen la capacidad de usar todo el fósforo ligado al fitato porque la fitasa endógena inherente (enzima que degrada el fitato) es limitante²⁶ . Para superar estos efectos negativos del fitato, la industria avícola ha incorporado fitasa exógena en las dietas de las aves²⁷ . La fitasa exógena hidroliza el enlace éster entre el anillo de inositol y el grupo fosfato, liberando fósforo. Se ha informado un aumento en la digestibilidad de proteínas y aminoácidos con la suplementación con fitasa dietética exógena^23,28 .

RESUMEN

Los factores anti nutricionales tienen una fuerte tendencia a afectar el metabolismo proteico normal en los animales.

Por lo tanto, el uso de varios cereales, legumbres y semillas oleaginosas en la dieta de las aves debe ser evaluado cuidadosamente antes de su uso en el alimento final. Se debe considerar el uso de enzimas exógenas como proteasas y fitasas cuando se usan ingredientes que contienen varios factores anti nutricionales. Además, el nivel de uso de dichos ingredientes debe examinarse cuidadosamente para evitar su impacto negativo en el rendimiento animal y la rentabilidad final. Como se mencionó anteriormente, algunos factores anti nutricionales como los inhibidores de tripsina y fitato pueden reducirse sustancialmente mediante el uso de enzimas exógenas. En este contexto, Kemin entrega soluciones para actuar en estas áreas. Kemin proporciona una tecnología de proteasa patentada única con una combinación de proteasas ácidas, alcalinas y neutras que pueden reducir significativamente los efectos negativos de los inhibidores de tripsina y mejorar la digestión de proteínas. La fitasa degrada eficazmente el fitato asociado con varios ingredientes, evitando así la baja absorción y utilización de nutrientes esenciales como aminoácidos, minerales, etc.

Efecto de factores antinutricionales en la digestión de proteínas en aves

Adyuvante de metionina en gallinas ponedoras

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