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La clave para lograr ganancias constantes y confiables con alimentos suplementados con enzimas, es entender las características de la Xilanasa

Publicado el: 8/10/2014
Autor/es: Dr. Craig Wyatt, Gerente Técnico Avícola de AB Vista
Aunque en los últimos años ha crecido constantemente el uso de enzimas que degradan polisacáridos no almilaceos (PNA) en alimentos balanceados, todavía hay mucha confusión con respecto a los factores que determinan la eficacia de la enzima en el animal.  No sólo las enzimas en sí mismas son un grupo diverso, sino que los sustratos a los que se dirigen pueden también variar considerablemente.
Por lo tanto, la clave para lograr una respuesta constante es entender mejor tanto las características de la enzima, que son críticas para la eficacia, así como aquellas características que se relacionan a los sustratos a los que se dirige. Sólo entonces es posible decidir qué producto usar, que vaya a dar ganancias constantes de desempeño y recuperaciones financieras confiables.
 
Diferencias de sustrato
El objetivo de la fracción de PNA de la hemicelulosa más abundante es el xilano. De esta forma, no debe sorprender que las xilanasas dominen el mercado de enzimas que degradan PNA y que los productos basados en xilanasa representen más del 80% de las ventas mundiales. El desafío es que este sustrato está compuesto de diferentes cantidades de azúcar de xilosa, con cero, uno o dos cadenas laterales de arabinosa, lo que hace que sea bastante variable la estructura del elemento principal del xilano. 
Por ejemplo, los xilanos de los cereales tienden a tener altas cantidades de cadenas laterales de arabinosa (lo que hace que sea altamente "sustituido") y mientras más sea sustituido un xilano, más hidrosoluble tiende a hacerse. Tales diferencias pueden darse entre variedades de cereales, entre temporadas de cultivo y de un lugar a otro.
Esta diferencia en estructura no sólo determina el nivel de impacto de la viscosidad del bolo alimenticio causado por los altos niveles de xilanos solubles de cadena larga,  sino que también influye dónde puede darse el "rompimiento" del elemento principal de xilosa por la xilanasa y las características de la xilanasa necesarias para lograrlo.

Actividad de la xilanasa
En términos generales, la xilanasa puede actuar de dos formas, ya sea partiendo a la mitad el elemento principal de xilosa (actividad endo) para producir arabinoxilo-oligosacáridos (AXOS) de cadena más corta o actuando en las partes terminales de la cadena (actividad exo) para liberar azúcares libres de xilosa o arabinosa. De entre las diferencias extras entre las xilanasas de actividad endo se incluye la presencia o ausencia de la capacidad de dividir el elemento principal de xilosa adyacente a una cadena lateral de arabinosa o de romperlo más allá de cierto tamaño.
Hay diferencias importantes. El rompimiento de xilanos solubles de cadena larga por xilanasas de actividad endo es el principal mecanismo por medio del cual se reduce la viscosidad del bolo alimenticio en las llamadas dietas "viscosas", como las que son a base de trigo. No puede lograrse el mismo efecto lo suficientemente rápido para prevenir que se afecte la digestión si se usan xilanasas de actividad exo, si es insuficiente la dosis de xilanasa de actividad endo o si se dirige mal la xilanasa de actividad endo (véase la figura 1). 
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Figura 1. Efecto comparativo de dos productos de xilanasa sobre la eficiencia del alimento y la viscosidad del bolo alimenticio en pollos de 0-42 días de edad alimentadas con una dieta de trigo (Fuente: AB Vista, 2010)
Además, hoy en día está ampliamente reconocido que las concentraciones altas de xilosa y arabinosa libre pueden ser perjudiciales para el desempeño animal (véase la figura 2), ya que no se pueden digerir ni la xilosa, ni la arabinosa liberados por xilanasas de actividad exo. Contrario a lo que algunos pudieran pensar, no es por lo tanto deseable la degradación completa del xilano, ni tampoco debe ser el objetivo del uso de la xilanasa, ya sea mediante actividad enzimática adicional o por sobredosificación.
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Figure 2. Efecto de monosacáridos purificados sobre el crecimiento del pollo de engorda (Fuente: Schutte, 1990)
 
Sí importa la especificidad
En cambio, parece que los mayores beneficios en el desempeño surgen cuando los productos generados por la hidrólisis del xilano son AXOS específicos que tienen el potencial de actuar como prebiótico en el animal. Este es uno de los principales mecanismos por medio de los cuales las xilanasas pueden mejorar la digestibilidad de los nutrimentos y el desempeño animal en dietas no viscosas de maíz, así como contribuir a las respuestas en las dietas viscosas. No obstante, solamente se puede lograr mediante el uso de xilanasas de actividad endo y sólo aquellas que corresponden de forma correcta al sustrato y que están dirigidas a los productos finales.
Dicha especificidad varían considerablemente entre xilanasas. Algunas, como las categorizadas como xilanasas GH11, son más específicas en su sitio de acción y los AXOS producidos, y no van a romper AXOS de cadena corta hacia xilosa y arabinosa libres. La actividad de otras puede ser menos específica y actuar de forma similar en xilanos de cadena larga o corta, lo que así degrada más los oligosacáridos benéficos.
El grado de rompimiento de los xilanos puede por lo tanto variar enormemente entre xilanasas, lo que va a afectar no sólo la producción de AXOS, sino también la viscosidad del bolo alimenticio (véase la figura 3). Algunas xilanasas pueden incluso actuar para aumentar la viscosidad del bolo alimenticio mediante el rompimiento del xilano insoluble, de tal forma, que aumenta el nivel general de xilano soluble presente.
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 Figura 3. Diferentes capacidades para reducir la viscosidad de la dilución - harina de trigo (1:2) en una amplia gama de xilanasas fúngicas y bacterianas (no todas para uso en alimentos balanceados)

Diferencias de eficacia
La clave es garantizar que llegue la dosis y la xilanasa, ambas de forma correcta, en un estado aún activo al punto de acción, como lo es el estómago y el intestino delgado del animal. Por lo tanto, es crítico que pueda sobrevivir una xilanasa efectiva a las condiciones ácidas y a las enzimas digestivas (principalmente la pepsina) del estómago, que sea activa entre pH 3 y 6 y a alrededor de 40°C (104°F), pero que aun así, pueda resistir la peletización a alta temperatura y que no se desnaturalice a temperaturas por arriba de 60°C (140°F).
Aunque a veces se logra esto último mediante la aplicación de tecnologías de recubrimiento que se disuelven en el estómago, esto impide cualquier posibilidad de que la xilanasa empiece a actuar durante el proceso de producción de alimentos balanceados previo a la peletización. La capacidad de aplicar una xilanasa intrínsecamente termoestable como líquido diluido a la mezcladora por lotes ha mostrado que no sólo mejora los coeficientes de variación a alrededor de 5% en alimento en harina y en pélets, sino que también reduce el consumo de electricidad en el peletizado hasta en 4%.

Desafíos para el usuario final
El desafío para el usuario final es una mirada de alternativas, incluso dentro de un solo grupo de enzimas, como las xilanasas. La acción, eficacia y especificidad pueden depender de la fuente (la mayoría son de origen no fúngico), de la presencia de actividades secundarias poco definidas o no declaradas (que pueden llevar demasiado lejos a la degradación del xilano) y de la capacidad de que sobreviva la dosis aplicada al procesamiento del alimento.
No obstante, cuando se usa una xilanasa efectiva capaz de sobrevivir al procesamiento del alimento a altas temperaturas, la respuesta no sólo es estadísticamente, sino también comercialmente significativa (véase la figura 4). Tales respuestas en el desempeño son también más constantes en las diferentes dietas y estaciones, y son capaces de brindar de manera más confiable la esperada recuperación de la inversión.
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Figura 4. Efecto de la adición de Econase XT sobre la eficiencia alimenticia de pollos de engorda, en dietas de maíz-soya con una reducción de la energía de 40 kcal (p=0.0013; Fuente: AB Vista)
Por lo tanto, es básico la elección de la xilanasa con las características adecuadas para lograr el resultado deseado. La mayor parte de la inconsistencia en los efectos sobre el desempeño animal, que se han notificado, con el uso de xilanasa en dietas de maíz se puede atribuir a una mala elección de enzima. Sin embargo, para que se desempeñe como es de esperarse, puede uno basarse en un método bien manejado, con una xilanasa bien dirigida y optimizada para que tenga actividad en el animal y que se monitoree con regularidad para garantizar los niveles de actividad correctos en el alimento. La clave es entender las características que importan.
 
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