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Experiencias en la nutrición del cerdo con enzimas funcionales

Publicado el: 30/10/2015
Autor/es: MVZ, MC Jorge Eduardo Pérez Casillas
En algunas ocasiones debemos estar conscientes de que debemos correr riesgos y tener la mente abierta a los procesos de innovación y cambio.
Cuando un nuevo ingrediente o una nueva tecnología están disponibles y se fundamentan en bases científicas sólidas, debemos asumir la responsabilidad o de utilizarlos o bien dejarlos pasar. Hay que analizar la posibilidad de probarlos o incorporarlos en nuevos diseños; siempre teniendo como objetivo final el mejorar la eficiencia productiva.
Los desafíos para los próximos años, nos llevarán a participar activamente en la producción de comida segura para una creciente población mundial, lo cual estará directamente relacionado con el tema de energías limpias.
Sustentabilidad, rastreabilidad, inocuidad, especial cuidado del medio ambiente.
 
I.I.- Antecedentes.
1.- Producción de alimento balanceado en el Mundo (millones de toneladas) (CONAFAB 2015)
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2.- Producción de alimento balanceado en América (millones de toneladas) (CONAFAB 2015)
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En 1972 se publicó el libro “Los límites del crecimiento” (Meadows), en el que reportaba que en El Club de Roma se planteó la pregunta sobre si el crecimiento puede continuar indefinidamente en un planeta finito. El libro plantea 12 escenarios para el año 2100.
Seis son negativos, mostrando varios tipos de colapso y los otros seis, positivos, proponiendo varios grados de desarrollo sustentable. 
Sin embargo, lo expuesto en el libro era incapaz de decir cuál de los escenarios sería el más probable, simplemente porque no había suficiente información disponible en 1972.
En el libro hay dos mensajes principales:
  • El mundo es pequeño: la huella del ser humano sobre la ecología no puede continuar creciendo por siempre y el crecimiento se detendrá dentro de 100 años.
  • Existe el riesgo del rebasamiento: los sistemas de gobierno actuales son incapaces de detener el ritmo de crecimiento actual antes de que la huella del humano exceda la capacidad del planeta.
En resumen el mensaje del libro es el siguiente: Debido a los retrasos en la toma de decisiones a nivel mundial, en cuanto a la población y el factor económico, la humanidad permitirá a su huella crecer más allá de los niveles en que se pueda sostener el pequeño planeta Tierra en el largo plazo.
Hay una respuesta a la pregunta planteada en 1972, sobre si rebasaremos los límites del planeta.
A 43 años de distancia, sabemos que el crecimiento ha continuado sin descanso; tanto en la población como en la economía mundial y la huella humana sobre el planeta. Lo más sorprendente es que sabemos que la sociedad global está rebasando los límites planetarios. Simplemente en el área climática, las emisiones de CO2 son aproximadamente del doble de lo que anualmente pueden absorber nuestros bosques y océanos. Este CO2 se acumula en la atmosfera y la temperatura promedio global se ha incrementado.
¿Cuál sería nuestro pronóstico en este tema para los próximos 40 años?, recuerden que estaremos a la mitad del siglo XXI, 50 años antes de llegar al punto planteado en 1972.
  • 1972 = 3,692 millones de habitantes
  • 2015 = > 7,000 millones
  • 2052 = > 8,000 millones (se espera llegar a esta cifra alrededor del año 2040).
Asumimos lo siguiente: la tecnología continuará avanzando, que no habrá ningún cambio en los valores y preferencias fundamentales: seguiremos persiguiendo el crecimiento del ingreso.

Tendrá que darse un cambio importante, sin embargo.
En las próximas décadas la sociedad global se enfrentará a un aluvión fortalecido de problemas: el agotamiento de recursos, la contaminación, el cambio climático, la desigualdad, conflictos sociales, etc. Estos se resolverán no cuando se intensifiquen, sino cuando los costos de la soluciones para repararlos sean inevitables, desafortunadamente así es la raza humana.

II.- El dilema de la responsabilidad.
La dinámica del crecimiento del sector pecuario durante los últimos 30 años, ha representado tanto a los productores como los políticos, una serie de oportunidades y preocupaciones potenciales.
El rápido incremento en la demanda de leche, carne y huevo, especialmente en el mundo en desarrollo, han dado lugar a cambios sustanciales en la oferta, que han dejado su huella en todas las comunidades rurales y urbanas a nivel global.
Esta transformación nos plantea numerosos cuestionamientos, que van desde la seguridad alimentaria a largo plazo hasta la minimización de los daños ambientales.
Estos se están abordando un tanto al azar por los políticos, dando lugar a importantes preocupaciones sobre la sustentabilidad en el largo plazo.
La seguridad en el suministro de alimentos, sobre todo en las regiones donde se da un rápido ritmo en la urbanización, es esencial para el crecimiento económico futuro. Este es un tema importante en el mundo en desarrollo, en donde cerca de mil millones de personas se definieron como desnutridas, de acuerdo a lo expresado por la FAO en 2009; con poco acceso a alimentos seguros y nutritivos, que les permitan llevar una vida activa y saludable.
El sector pecuario es fundamental para la seguridad alimentaria, porque sus productos, no son tan sólo importantes fuentes de nutrientes vitales, sino que también, la venta de productos de origen animal les genera ingresos en el sector rural.
Los habitantes de las ciudades también se benefician por la evolución del sector pecuario, a través del suministro de mejores alimentos a precios más competitivos y que se puedan pagar más fácilmente.
Los conductores claves para mejorar la cadena alimentaria son:
  • la disponibilidad de productos de origen animal.
  • fácil acceso a los productos.
  • la estabilidad en el suministro de los mismos.
  • y una óptima utilización de los recursos disponibles.
Manteniendo un uso eficiente de los recursos y una adecuada provisión de alimentos a bajo costo, esto se convierte en un paso más que nos acerca y apuntala la estabilidad mundial en el largo plazo. 
Hay numerosos reportes que correlacionan fuertemente el crecimiento del sector pecuario y un mejor desarrollo económico en el mundo. 
Las ganancias de productividad en el sector pecuario, no sólo pueden aumentar el nivel de ingresos en el sector rural, sino que también pueden reducir el precio de los alimentos para los consumidores, lo que resulta en un efecto multiplicador en la demanda de otros bienes y servicios.
Sin embargo, se han observado una serie de consecuencias negativas, sobre todo en lo que respecta a los derechos de propiedad y las desigualdades de género en las comunidades rurales.
Nadie sabe cuántas personas en el mundo dependen de la producción pecuaria como su medio de vida, sin embargo se estima que son 987 millones de personas o bien alrededor del 70 % de los que viven en pobreza extrema.
Según la FAO los hogares con los ingresos más bajos y que en muchos casos involucran la producción en traspatio, dependen de las mujeres. Un ejemplo típico es la producción avícola, que proporciona alimento e ingresos adicionales a las familias en muchas partes de Asía (en Indonesia el 64% de la avicultura se da en condiciones de traspatio).
En la actualidad, sin embargo, pequeñas empresas siguen dominando la producción pecuaria en el mundo en desarrollo, aunque la balanza se está inclinando hacia los grandes productores (concentración de la producción).
La producción agropecuaria no solo provee una invaluable fuente de ingresos, también lo es alimentos, combustibles, materiales de construcción y fertilizantes. Los animales son vistos como activos, como una medida de riqueza y como garantía para obtención de créditos.
Mientras que una mayor demanda de productos de origen animal, aumenta de manera importante las posibilidades para la generación de ingresos, muchos de los productores pequeños, están teniendo dificultades para lidiar con la intensificación de la competencia de los productores más grandes, los cambios en las preferencias del consumidor y el cumplimiento de los estándares de calidad del mercado (comida segura, rastreabilidad, inocuidad, bienestar animal (welfare), sustentabilidad, cuidado del medio ambiente), aunque esto, quizá, solo pasa en los países desarrollados.

1.- Efectos de la producción pecuaria sobre el ambiente.
Mitigar el impacto negativo de un mayor crecimiento de la industria pecuaria sobre el medio ambiente es fundamental tanto para su propio futuro, como para el del planeta.
Sin las adecuadas medidas ambientales y gubernamentales, el sector puede contribuir a un mayor daño ambiental, que se traduce en una disminución de la tierra disponible, en el agua y en la biodiversidad; de manera paralela pueden agravar los efectos del cambio climático, por lo que sus consecuencias podrían ser muy graves.
Los productores pecuarios son los que más tierra disponible utilizan en el mundo y esta tendencia tiene un marcado crecimiento; el sector utiliza 3,400,000 hectáreas para pastoreo y 500 millones de hectáreas para cultivos forrajeros, lo que representa un tercio del total de la tierra disponible para la agricultura. Los pastizales representan el 26 % de la superficie libre de hielo del planeta.
En algunos países en que no hay un adecuado control gubernamental, el alta demanda de tierras por parte del sector agropecuario, está promoviendo prácticas como la deforestación, la cual está afectando el medio ambiente (ya notamos el impacto del cambio climático: “la rebelión del planeta”).
Aunque ha habido progresos en la lucha contra la contaminación y la deforestación en algunas partes del mundo, pocos países tienen políticas que proporcionan el nivel adecuado de protección para la sustentabilidad a largo plazo.
Mejores prácticas de manejo podrían reducir significativamente la huella de carbono generada por la producción pecuaria, así como lograr un equilibrio entre los métodos modernos de producción intensiva con los de producción extensiva tradicionales.
Si bien muchos métodos agrícolas tradicionales hacen uso de los recursos disponibles a nivel local y tratan de equilibrar los recursos con las necesidades de los agricultores, la intensificación de la producción ganadera está cambiando la relación.
Los sistemas de producción industrial modernos a menudo requieren de la introducción de la alimentación de fuentes externas y el resto de jugadores están compitiendo por la tierra para cultivos para otras industrias, como los fabricantes de biocombustibles.

2.- El uso del agua y la contaminación.
Los patrones de utilización del agua se modificaron con el advenimiento de los sistemas intensivos de producción, los cuales requieren grandes cantidades de agua para limpieza, sistemas de enfriamiento, etc., respecto a la requerida para beber.
La contaminación del agua es otro aspecto que va de la mano con la producción industrializada, por las descargas con altos contenidos de nitrógeno, fósforo, patógenos y otros contaminantes que llegan a las fuentes de aguas superficiales y subterráneas.

Qué están haciendo en su región para evitar esto?
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III.- Qué son las Enzimas y cuál es su importancia.
Las enzimas son proteínas especializadas en la catálisis de las reacciones biológicas. Se caracterizan por su extraordinaria especificidad y poder catalítico.
Estas reacciones deben ser termodinámicamente posibles, esto decir, que una reacción química que se lleva al cabo a una velocidad muy baja, sea cinéticamente favorable, esto es, que se acelera de manera considerable la velocidad de reacción.
Enzima + Sustrato
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 Complejo
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 ES Enzima + Producto
Casi todos los procesos celulares necesitan de las enzimas para ocurrir a una tasa significativa (se denominan reacciones enzimáticas).
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Características de las enzimas:
  • Son extremadamente selectivas con sus sustratos (específicas).
  • Su síntesis depende de la expresión genética (proteínas).
  • Funcionan disminuyendo la energía de activación de una reacción, acelerando sustancialmente la tasa de reacción.
  • No alteran el balance energético de las reacciones en que intervienen, por lo que no modifican el equilibrio de la misma.
  • Aceleran el proceso (velocidad de reacción) millones de veces.
  • Las enzimas no son consumidas por las reacciones que catalizan, ni alteran su equilibrio químico.
  • No todos los catalizadores bioquímicos son proteínas.
  • Hay enzimas sintéticas que catalizan reacciones químicas.

Modelo del encaje inducido.
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Como ya lo mencionamos, las enzimas se encuentran presentes en todas las células y tejidos de nuestro organismo. Su importancia es de tal magnitud, que podría considerarse que la vida es como un orden sistemático de enzimas funcionales, ya que en la célula se encargan de diversas actividades, como degradación, oxidación, etc., características de la actividad vital de los organismos.
Existe un grupo muy importante de enzimas, las digestivas, las cuales favorecen el proceso de digestión y absorción de los nutrientes provenientes de los alimentos que consumimos, los cuales están compuestos por moléculas muy grandes (proteínas, polisacáridos, lípidos complejos, etc.). Las enzimas se encargan de fraccionar estas moléculas en compuestos pequeños que pueden ser absorbidos para su posterior utilización dentro del organismo.
 
 
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Enzimas, creando valor en la nutrición animal.
El uso de las enzimas en la alimentación animal nos ayuda a satisfacer la demanda de los consumidores por alimentos seguros, asequibles y de alta calidad.
Desde finales de los 80´s del siglo pasado, las enzimas han tenido cada vez una mayor participación en ayudar a mejorar de manera radical la eficiencia en la producción de huevo y carne (pollo y cerdo), mediante un mejor aprovechamiento de los nutrientes contenidos en los ingredientes.
Considerando como objetivo los compuestos anti nutricionales específicos de algunos ingredientes, podemos utilizar enzimas suplementarias en los alimentos de aves y cerdos para obtener una mayor cantidad de nutrientes disponibles y de este modo mejorar la eficiencia alimenticia.
De igual forma, las enzimas nos dan una mayor flexibilidad para utilizar con confianza un mayor número de ingredientes en la formulación de las dietas.
Además el uso de enzimas nos permite reducir el impacto negativo de la producción animal sobre el medio ambiente, por una reducción en la producción de excretas por parte de los animales.

2.- Por qué utilizar las enzimas para la alimentación animal?
Todos los animales utilizan las enzimas para la digestión de los alimentos, ya sea por las que secreta el mismo a lo largo del tubo digestivo, como por las que producen los micro organismos que aquí conviven (importante en los rumiantes y animales con un ciego desarrollado).
También sabemos que el proceso de digestión en los animales no es 100 % eficiente y que los cerdos y las aves no pueden digerir entre el 15 y 25 % de alimento que consumen diariamente.
Esto es debido a que muchos ingredientes utilizados, contienen factores anti nutricionales que interfieren con el proceso de digestión (indigestibles) y algunos animales no cuentan con las enzimas específicas para romper ciertos componentes de los alimentos.
Como todos sabemos, el alimento representa el mayor porcentaje del costo de producción y la rentabilidad de una Empresa puede depender del costo relativo y valor nutricional de los ingredientes que se tengan disponibles para ello.
De modo que, si el alimento no es digerido eficientemente por el animal, esto tendrá un costo, tanto para el productor como para el medio ambiente.
Suplementando los alimentos con enzimas específicas, mejoramos el valor nutricional de los ingredientes al incrementar la eficiencia del proceso digestivo.
Algunas enzimas ayudan a romper algunos factores anti nutricionales (como fitatos, glucosinolatos, fibra indigestible, inhibidores de tripsina, lectinas, etc.), que están presentes en muchos ingredientes y que al interferir en el proceso normal de la digestión, reducen la producción de huevo y carne y disminuyen la eficiencia alimenticia.
Las enzimas alimenticias son utilizadas para incrementar la disponibilidad de almidón, aminoácidos y minerales (fósforo y calcio), presentes en los ingredientes.
También pueden ser usadas en animales jóvenes, en que su sistema digestivo es aún inmaduro y tienen una producción de enzimas inadecuada.

3.- Beneficios de utilizar las enzimas alimenticias.
  • Mejoran la eficiencia alimenticia y reducen el costo por el rompimiento de los factores anti nutricionales, lo que permite tener una mayor eficiencia.
  • Disminuir el impacto sobre el medio ambiente, ya que al mejorar la digestión y absorción de los nutrientes, se reduce el volumen de estiércol y la excreción de nitrógeno y fósforo.
  • Al reducir la variación nutricional en los ingredientes, obtenemos alimentos más consistentes, lo que nos da un crecimiento y producción de huevo más uniformes.
  • Ayudan a mantener la salud intestinal, ya que al mejorar la digestibilidad de los ingredientes, se reduce la cantidad de nutrientes disponibles en el intestino para las bacterias entero patógenas.

4.- Tipos de enzimas utilizadas en la alimentación animal.
  •  Carbohidrasas
- Enzimas para degradación de fibras.
- Enzimas para degradar el almidón.
  • Proteasas
- Las proteínas de las semillas se almacenan para ser una fuente de nitrógeno necesaria en el proceso de germinación y en muchas ocasiones están ligadas al almidón. Estas enzimas también pueden reducir los niveles de inhibidores de la tripsina y lectinas, mejorando la digestibilidad proteica.
  • Fitasas
- Mucho del fósforo de las semillas se encuentra en forma de fitato, que es la principal forma de almacenamiento de este mineral en ellas.
- En las plantas el fitato forma complejos con minerales (P, Ca), proteínas y almidón, haciéndolos indisponibles para su digestión y posterior absorción.

5.- Desarrollo del mercado para las enzimas.
  • En los 80´s del siglo XX se introdujo en Europa la tecnología para usar enzimas en la alimentación de las aves, revolucionando esta industria (Xilanasas y Beta glucanasas para reducir la viscosidad de las dietas a base de trigo y cebada).
  • El siguiente avance se dio en los 90´s con la introducción de las enzimas fitasas, con un enfoque hacia mejorar el medio ambiente mediante la reducción de la excreción de fósforo en aves y cerdos.
  • Posteriormente se vio que las fitasas también ayudaban a reducir el costo de la dieta al disminuir el uso de fosfato inorgánico al mejorar la digestibilidad del fósforo fítico en los ingredientes.
  • En los 80´s del siglo XX se introdujo en Europa la tecnología para usar enzimas en la alimentación de las aves, revolucionando esta industria (Xilanasas y Beta glucanasas para reducir la viscosidad de las dietas a base de trigo y cebada).
  • El siguiente avance se dio en los 90´s con la introducción de las enzimas fitasas, con un enfoque hacia mejorar el medio ambiente mediante la reducción de la excreción de fósforo en aves y cerdos.
  • Posteriormente se vio que las fitasas también ayudaban a reducir el costo de la dieta al disminuir el uso de fosfato inorgánico al mejorar la digestibilidad del fósforo fítico en los ingredientes.

IV.- Factores antinutricionales de los ingredientes.
Las semillas de cereales y leguminosas se usan de manera cotidiana en la alimentación, tanto del humano como de los animales, debido a su valor nutricional. Algunas de estas semillas, además de nutrientes, presentan en su composición sustancias antinutricionales.
Antinutriente se usa para denominar aquellos compuestos que afectan el valor nutricional de algunos ingredientes, ya que dificultan o inhiben la asimilación de los nutrientes que provienen en los alimentos de origen vegetal.
Desde el punto de vista bioquímico son de naturaleza variada y pueden llegar a ser tóxicos o provocar efectos fisiológicos poco deseables (distención estomacal, flatulencias, afectaciones pancreáticas, reducción en la absorción de nutrientes, etc.)
En general estos factores desempeñan un factor importante dentro de las semillas, ya que se generan como un mecanismo de defensa (taninos) o bien como una forma de reserva de nutrientes para la posterior germinación y crecimiento de la planta.
Los taninos se producen en el desarrollo de la planta y pueden ser usados como fuente de aminoácidos, aunque su principal función es la defensa de la planta contra hongos, nematodos e insectos.
Se denominan como antinutrientes por el enfoque que se les da en la nutrición humana y animal y no por la función que cumplen en los vegetales.
Se clasifican en termoestables y termolábiles.
  • Factores antigénicos (causan las alergias alimenticias)
  • Oligosacáridos (rafinosa, estaquiosa y alfa galactosidos)
  • Saponinas (glucósidos asociados al sabor amargo de algunas oleaginosas)
  • Fitatos (mioinositol hexfosfato)(reserva de fósforo y mioinositol)
  • Glucosinolatos (nabo, canola)
  • Inhibidores de las proteasas (tripsina y quimotripsina)
  • Lectinas (glicoproteínas asociadas a glúcidos)(daños a la pared intestinal)
  • Gosipol (polifenoles)(absorción del hierro y lisina)
  • Micotoxinas
  • Taninos (compuesto polifenólicos ligados a proteínas)
  • Carbohidratos indigestibles (fibras)
  • Goitrogenos
  • Antivitamínicos
  • Glúcidos cianogénicos

V.- Experiencias con el uso de enzimas funcionales.
Tipos de enzimas disponibles en el mercado:
  • Fitasas
  • Carbohidrasas
  • Proteasas
Posibles enfoques:
  • Disminución del costo de alimento
  • Reducción en la excreción de nitrógeno y fósforo al ambiente
  • Salud intestinal (destrucción de compuestos antinutricionales)
Las enzimas han evolucionado a lo largo de los últimos 30 años y seguirán haciéndolo.
Hoy en día son más eficientes y nos permiten liberar más nutrientes.
 
 
 
 
 
Tipos de enzimas disponibles en el mercado:
  • Fitasas, Carbohidrasas y Proteasas
Posibles enfoques:
  • Disminución del costo de alimento.
  • Reducción en la excreción de nitrógeno y fósforo al ambiente.
  • Salud intestinal (destrucción de compuestos antinutricionales).
En base a lo revisado en la formulación anterior, con el uso de las enzimas estamos cubriendo con los tres posibles enfoques mencionados, ya que tenemos ahorros entre 10 y 20 USD, estamos utilizando menos fósforo inorgánico y aminoácidos en las dietas, con lo que reducimos la excreción de nitrógeno y fósforo al ambiente. 
Al romper los fitatos, estamos inhabilitando su efecto antinutricional.

Qué más estamos haciendo con las enzimas?
  • Uso de la superdosis de fitasa (Quantum Blue) para destruir hasta un 90% de fitato.
  • Reducción de factores antinutricionales, como el uso de mananasas para destruir los compuestos antinutricionales de la pasta de soya.
  • Uso de enzimas específicas para inactivación de algunas micotoxinas (biotransformación).
  • Añadiendo valor a procesos de producción (industria del bioetanol).
  • Pretratamientos de materias primas.
 
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