Nueva generación de enzimas que optimizan la disponibilidad total de nutrientes en la dieta

 Hace más de 30 años, las enzimas se han utilizado para mejorar la digestibilidad de los alimentos y han permitido el uso de una mayor variedad de materias primas, y así ayudar a los productores a reducir sus costos de alimentación. La fitasa se ha utilizado para liberar más fósforo de los fitatos de las plantas y reducir la suplementación de fosfato mineral dietético y, por lo tanto, la excreción de fósforo. Las carbohidrasas, desarrolladas para romper los polisacáridos no amiláceos (PNAs) que reducen la digestibilidad, mejoran el potencial de absorción de nutrientes y se consideran hace mucho tiempo una herramienta importante para los formuladores. La energía, la proteína y el fósforo representan en promedio, respectivamente, 64%, 27% y 9% del costo de la dieta (Figura 1). La energía procede principalmente del metabolismo de los carbohidratos, de los lípidos y de las proteínas. En realidad, entre el 50 y el 60% de las proteínas retenidas contribuyen también para el metabolismo energético. Además, las aves modernas fueron seleccionadas con base en el aumento de la ingesta de alimentos y en la mayor deposición de proteína corporal y, por lo tanto, son tan sensibles al balance de los aminoácidos de la dieta como al suministro de energía. 

Los PNAs como los arabinoxilanos o los ß-glucanos pueden ser considerados factores anti-nutricionales o factores que limitan la digestibilidad, ya que aumentan la viscosidad intestinal, restringen la liberación de nutrientes, limitando su disponibilidad y además afectando la microbiota intestinal. Las enzimas que actúan sobre los PNA, llamadas carbohidrasas, han sido ampliamente utilizadas para disminuir estos factores anti-nutricionales, aumentando el valor nutricional del alimento. Los avances recientes sobre las carbohidrasas en dietas a base de maíz, es decir, dietas no viscosas, mostraron que la viscosidad puede no ser el único punto crítico, siendo que la clave para obtener más del alimento, es la mejora del acceso a los nutrientes.

La estructura compleja de los arabinoxilanos requiere una gama de enzimas para que se los rompa de modo eficiente debido a la estrecha especificidad entre la enzima y el substrato. Las endo-xilanasas, por ejemplo, hidrolizan la cadena principal de la xilosa, aunque su actividad es a menudo dificultada por las ramificaciones de arabinosas. Las arabinofuranosidasas (ABF), o enzimas desramificadoras, son glicosil-hidrolasas capaces de romper la arabinosa a partir de la cadena principal, aumentando la eficiencia de las endo-xilanasas. De esta forma, varias xilanasas y ABF deben ser utilizadas para obtener la degradación completa de los arabinoxilanos complejos, tales como el maíz, que es un ingrediente más ramificado que el trigo. Los desarrollos biotecnológicos recientes han mostrado la posibilidad de mejorar el perfil de ABF del complejo multienzimático, mejorando consecuentemente la eficiencia de las xilanasas.

Las enzimas PNA se utilizaron principalmente para aumentar la disponibilidad de energía, sin embargo, la nueva generación del complejo multienzimático Rovabio® Advance, a través de una gama más amplia de actividades enzimáticas, mejora la digestibilidad global de los nutrientes de interés de la dieta, concepto al cual le damos el nombre de Feedase.

Algunas actividades enzimáticas del Rovabio® Advance, dentro del concepto de Feedase, actúan específicamente en el contenido de diferentes PNAs de los ingredientes. Este efecto aditivo mejora la digestibilidad de las dietas, mismo que dietas de baja viscosidad.

Un ejemplo del efecto Feedase, en el que se mejora el aprovechamiento de los nutrientes de interés, se presenta en la tabla 1, donde vemos un aumento en la digestibilidad de los diferentes aminoácidos y del fósforo en una dieta estándar de pollos a base de maíz y soya.

La disponibilidad de la energía ha sido a menudo considerada como el factor principal al momento de evaluar el efecto de las enzimas carbohidrasas, y reformular las dietas por el ajuste en la suplementación de grasa es una práctica común. Siendo las enzimas de la nueva generación responsables por la mejora en la digestibilidad de todos los nutrientes, incluyendo los aminoácidos (Cozannet et al., 2018), la reformulación con reducción de aceite sería la mejor manera de obtener una respuesta óptima de la enzima? No exactamente. Considerando esta mejora de la digestibilidad general, una disminución relativa de los niveles nutricionales de la dieta, especialmente en grasa y de aminoácidos, permitiéndose un aumento de los PNAs; es por lo general una forma más eficiente de utilizar las enzimas.

Una dieta compleja, rica en PNAs y grasa, cuando suplementada con complejos multienzimaticos, presenta una mejor digestibilidad también de la grasa comparada a una dieta más convencional. Pero debemos estar atentos al nivel de reducción de la grasa causada por la acción de las enzimas en la fórmula de alimento, una vez que la grasa tiene funciones además de aportar energía de la dieta. Así que debemos estar atentos para proveer el ácido linoleico necesario al animal, y también para mantener la calidad del pellet. Sin esta estrategia, el contenido excesivamente bajo de grasa en las dietas comerciales puede enmascarar el beneficio de la utilización de las enzimas.

La mejora en la digestibilidad de proteínas y aminoácidos, como se muestra en la tabla 1, también sugiere un potencial de reducción del contenido de nitrógeno en la dieta. Este ajuste puede disminuir el impacto ambiental y mejorar la sanidad de los animales, por aumentar la absorción de nutrientes no utilizados, que se convertirían en sustrato para bacterias no benéficas.

Para ilustrar el aporte de aminoácidos, además de la energía, que un complejo multienzimático proporciona a una dieta maíz-soya, se llevó a cabo un estudio en pollos de engorde donde los tratamientos consistieron en una dieta control formulada con EMA y nutrientes tales como utilizan comercialmente los integradores brasileños sin suplementación con enzima, así como otras ocho dietas con reducciones en la EMA (−80 y −120 kcal/kg) y en los aminoácidos digestibles (AAd.: −3 y −6%). Dichas dietas se suplementaron o no con el complejo enzimático.

Figura 2 : Indice de conversion alimenticia (1-42 días) de los controles negativos con o sin el complejo enzimático (CE) comparado al control positivo

A partir de reducciones de 120 kcal/kg (CN3 y CN4) ya se observaron diferencias estadísticas de los tratamientos negativos en relación al control positivo, con peor CA (conversión alimenticia). La adición del complejo enzimático (CE) recuperó la CA de todos los tratamientos al mismo nivel del control positivo.

A los 21 días también se recolectaron contenidos ileales para determinar la digestibilidad de la energía digestible ileal (EDI), la materia seca y los AA digestibles. La adición del complejo enzimático en los tratamientos llevó a un aumento en la digestibilidad total de AA a los 21 días y un aumento de energía en todas las dietas cuando comparadas a los respectivos controles negativos.

Esta mejora en la digestibilidad de proteínas y aminoácidos, como se muestra en la tabla 1, también sugiere un potencial de reducción del contenido de nitrógeno en la dieta. Este ajuste disminuye el impacto ambiental y mejora la sanidad de los animales por aumentar la absorción de nutrientes antes considerados indigestibles que se convertirían en sustrato para una fermentación microbiana no deseada en el tracto intestinal. Adicionalmente, el cambio en la fracción de los PNAs por acción del complejo multienzimático, convirtiéndolos en fracciones menores, causan un efecto prebiótico (Yacoubi et al., 2017). Todos estos factores involucrados en la eficiencia de las enzimas causan variaciones en la respuesta de performance animal (Rios et al., 2017).

En el caso de las dietas brasileñas, con alta densidad nutricional, además mejorar la digestibilidad y el ahorro en el espacio de las fórmulas, deben ser contabilizados los ingredientes alternativos y las fracciones indigestibles que son el sustrato de las enzimas, cuando pensamos en extraer el máximo de los beneficios de la utilización de un complejo multienzimático.

Todavía es necesario que se realicen trabajos científicos para la integración más precisa de todos estos parámetros (nutrientes, fracciones indigestibles, microbiota). El concepto de digestibilidad total o el efecto de esta nueva generación de enzimas sobre la digestibilidad global de los nutrientes tendrá que ser implementado en los programas de formulación de alimentos para uso práctico y fácil. Feedase parece ser la solución enzimática más económica para ayudar a los fabricantes de alimento, integradores y productores de proteína animal a mejorar su rentabilidad. Esto también permitirá una reconsideración de la gama de materias primas que se pueden utilizar en las dietas de acuerdo con la disponibilidad, para mejorar el costo de los alimentos, optimizar la rentabilidad de la producción animal y/o mejorar la sostenibilidad de la producción. Este trabajo es claramente un desafío para la próxima década e implicará la integración de conocimientos sobre nutrición, biotecnología, análisis rápido de materias primas (por ejemplo, medición a través de NIRS), buscando ajustes cada vez más precisos en el sistema de producción.