Fibra dietética y fermentación de proteínas en intestinos de aves y cerdos

“La fermentación de fibra dietética o proteína en el intestino de los animales es un tema de interés debido a sus posibles efectos beneficiosos sobre la salud intestinal de los animales y del medio ambiente”. Comenzando así una revisión reciente de un grupo de investigadores estadounidenses (Jha y Berrocoso, 2015). Esta revisión aborda parte de esta información relevante disponible sobre la fermentación de estos nutrientes, así como sus efectos interactivos sobre el ambiente intestinal de los animales y su contribución a reducción de las emisiones de gases de nitrógeno además del olor a excrementos.

Pero antes de comenzar el enfoque de esta revisión, es necesario conceptuar el término fibra dietética (FD). Según Choct (2015), la definición de FD causa una gran controversia, ya que a lo largo de los años hahabido enfoques confusos sobre este tema, incluidas definiciones basadas en los efectos fisiológicos de la fibra y en sus métodos de determinación. De relevancia directa para la nutrición de aves y cerdos, lo ideal es relacionar el término FD con el contenido de polisacáridos sin almidones (PNA) + lignina (Figura 01).

 
^{Figura 01. Resumen de la relación de los diversos contenidos de fibra comúnmente utilizados en la nutrición animal. Fuente: Choct (2015)}

Hoy en día, los nutricionistas tienen que aprovechar al máximo las fracciones fermentables de pectinas y hemicelulosas, ya que la glucosa de ligación b 1-4 y liginina realmente representan un gran desafío para la digestibilidad en aves y en cerdos.

Annison y Choct (1991) describieron correctamente la base para avanzar en el aspecto de la nutriología que implica la utilización de fibra por los animales, siendo los principales desafíos: evitar la solubilización de estas fracciones de PNA en el intestino delgado mediante el uso de enzimas digestivas especialmente desarrolladas para este propósito. De esta manera, generar un patrón de fermentación de las cadenas de PNA en las fracciones más apropiadas para este propósito, que son los ciegos animales. Esto crea un espacio para el correcto desarrollo de proteobacterias en el intestino delgado, mejorando la utilización de este nutriente; también aumenta el desarrollo de bacterias fermentadoras de fibra en el intestino grueso que consumirán parte del nitrógeno que eventualmente llega al ciego. Aún así, según los autores, lo ideal es no tener fermentación de proteínas en e lciego, porque los productos formados son generalmente aminas biogénicas que determinarán un proceso de muy baja calidad. Una forma de investigar este hecho es evaluarlos ácidos grasos volátiles de cadena ramificada (AGCR), que generalmente están presentes en los procesos de fermentación de proteínas perjudiciales en el ciego (Lee et al., 2017).

Las estrategias nutricionales más asertivas para la región cecal son aquellas que generan una fermentación de FD, aumentando la producción de ácidos grasos volátiles de cadena corta (VFA) y aumentando la utilización nutricional por los animales. Este efecto se puede lograr cuando trabajamos con una ruptura correcta de las fracciones de esta FD, utilizando enzimas digestivas, especialmente xilanasas (debido a la alta participación de arabinoxilanos en los granos comúnmente utilizados en la nutrición de aves y cerdos en las Américas). Según los datos del sistema de calidad de alimentos de AB Vista (2019), el contenido total de arabinoxilanos (soluble + insoluble) presente en el grano de maíz (fuente principal de FD enlas dietas monogástricas) supera los 65 kg/tonelada (Figura 02). 

Esta relación queda clara en la publicación de Jha & Berrocoso (2015), donde los autores describen que la inclusión de FD en la alimentación de cerdos tiene una acción importante en la reducción del amoníaco para los animales. Según la investigación, la adición de PNA de soja y/o pulpa de remolacha en las dietas de cerdo ayudó a reducir la tasa de excreción de N en la orina y, por lo tanto, la emisión de amoníaco (Figura 03).

En las aves, el mecanismo es similar, donde estrategias como el uso de xilanasa pueden generar una ruptura correcta de las fracciones de fibra que alteran el proceso de fermentación, lo que promueve una degradación de la fibra que genera una mayor fermentación en la fracción cecal, dejando en los segmentos iniciales (de duodeno al íleon) una mejor condición para la adaptación al patrón digestivo de proteínas y almidón.

Esta hipótesis fue cuestionada por Lee et al. (2017), quienes investigaron otro efecto importante del uso de FD al evaluarlos cambios inducidos por el uso de la enzima xilanasa exógena en la producción de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) debido a la modulación del microbioma de pollos de engorde. Para esto, se realizó un experimento de 42 días utilizando 328 pollos de engorde macho Ross 508 divididos en dos tratamientos, en referencia a animales alimentados con dietas con o sinxilanasa (0 o 16,000 BXU/kg). Segúnlos autores, la suplementación conxilanasa aumentó (P< 0.05) los residuos de arabinosa y xilosa en el íleon y disminuyó la viscosidad ileal de las aves en todas las edades, lo que sugiere la degradación de arabinoxilano a oligosacáridos solubles, pero la proporción de los residuos de xilosa y arabinosa en los azúcares solubles cecales totales disminuyó (P< 0.001) en los días 21 y 42, en comparación con el patrón obtenido en el día 11, lo que sugiere un mayor uso por parte de la población de bacterias que residen en el ciego (Figura 04). En todas las edades, el tratamiento con xilanasa redujo (P=0.04) la proporción de ácidos grasos volátiles de cadena ramificada, lo que sugiere una reducción en la fermentación de proteínas. Estos hallazgos ejemplifican que una mayor de gradación del arabinoxilano de trigo con xilanasa puede aumentar la colonización de bacterias específicas además de la producción de AGV en el ciego. Este evento puede estar relacionado con el mejor desempeño de los pollos de engorde.

Por lo tanto, comprender mejor las fracciones nutricionales de los ingredientes en los alimentos que estamos trabajando será una gran herramienta para modular el microbioma de los animales monogástricos. Esto tiene el objetivo de aumentar el uso de las fracciones antes poco trabajadas. Estas estrategias adaptan herramientas comúnmente practicadas en la nutrición de grandes animales a los conceptos monogástricos, buscando utilizar fracciones FD para alimentar un filo bacteriano cecal específico (Firmicutes), que puede traducirse en beneficios de rendimiento animal.