Engormix/Porcicultura/Artículos técnicos

Superdosis de Fitasa – Más allá de la liberación de fósforo

Publicado el: 5/9/2016
Autor/es: Peter Wilcock AB Vista Gerente Técnico Global de AB Vista – Cerdos, Woodstock Court, Blenheim Road, Marlborough, Reino Unido.
- Superdosis de Fitasa - Antecedentes
Las fitasas han sido utilizadas tradicionalmente en dietas para monogástricos para romper el fitato dietético, liberando fósforo (P) y calcio (Ca), los cuales pueden ser usados en la reducción del P inorgánico en la dieta para ahorrar costos. Más recientemente, el enfoque de la fitasa ha sido el rompimiento casi completo del fitato como anti-nutriente a través de la adición de superdosis (>1500 FTU/kg) de fitasa. Esto puede mejorar la utilización de energía y aminoácidos (Cowieson et al, 2011) al igual que conducir a la producción de inositol, el cual ha sido relacionado con un mejor desempeño en pollos y cerdos (Walk et al, 2013a; Wilcock et al, 2014).

La hidrólisis del fitato (IP6) por la fitasa produce ésteres de fitato más pequeños como el IP5, IP4 e IP3 (Greiner et al, 1993), y se pensaba que estos no impactaban negativamente en la utilización de los nutrientes. Este no parece ser el caso, con datos mostrando que el IP4 e IP3 pueden tener un efecto negativo en la actividad pépsica (Yu et al, 2012), la utilización de la energía (Beeson et al, 2015) y la utilización mineral (Xu et al, 1992, Persson et al, 1998 y Beeson et al, 2015). Esto puede explicar en parte los beneficios de la utilización de niveles de superdosis en el desempeño.

Una dosis inicial (250-500 FTU/kg) de una fitasa E. coli puede ser suficiente para fracturar el fitato a IP4 por la remoción de dos grupos fosfato, llevando a una acumulación de IP4 pero insuficiente para buscar la destrucción total de IP4. Con la acumulación de IP4 e IP3, existe el potencial de unirse a la pepsina y minerales, similar al IP6, perjudicando potencialmente la utilización de nutrientes y el desempeño animal. Trabajos recientes en pollos (Beeson et al, 2015) mostraron que los ésteres de fitato bajos estaban fuertemente relacionados a la pobre digestibilidad mineral, energética y proteica (Tabla 1).
Tabla 1: Correlación entre IP4 e IP3 y la digestibilidad ileal de nutrientes en pollos (n = 40 muestras)
Superdosis de Fitasa – Más allá de la liberación de fósforo - Image 1
Referencia: Beeson et al, 2015
Por consiguiente, buscar la destrucción rápida de IP6 a IP2 con la mínima acumulación de ésteres de fitato podría mejorar el desempeño animal. Esto puede ser alcanzado seleccionando la fitasa con las características óptimas para la fractura de IP6, IP5, IP4, e IP3, y utilizando esta fitasa a niveles de superdosis.
Teniendo el fitato la habilidad de unirse a los cationes dietéticos (e.g. Ca2+, Zn2+, Fe2+ and Cu2+), el efecto de la superdosis de fitasa en la utilización mineral tiene intereses más allá de una mejor digestibilidad o retención de nutrientes. Al relacionarse con hierro, zinc y cobre y su aplicación en lechones, la superdosis puede jugar un rol importante, ya que puede mejorar la utilización mineral, mejorando el desempeño o permitir un desempeño similar/mejor a un menor nivel de minerales en la dieta, ahorrando costos de alimento y reduciendo la excreción mineral.
 
- Superdosis de Fitasa - Lechones
2-1 Hierro:
Los lechones recién nacidos típicamente tienen bajas reservas de hierro (se estima en 50 mg), con la leche materna contribuyendo solo con un estimado de 1 mg de hierro al día. El cerdo entre los 3 a 6 días después del destete tendrá una deficiencia de hierro de acuerdo a los requerimientos de 8 a 16 mg al día (dependiendo del ritmo de crecimiento), y normalmente se utiliza una inyección de hierro a los 3 o 4 días de edad para proveer suficiente hierro para mantener el ritmo de crecimiento a través del destete. Aun con la práctica de la inyección de hierro, los lechones más grandes con mayor crecimiento al destete pueden ser más susceptibles a la anemia (Bhattarai, 2015) y el hierro puede volverse limitante en estos cerdos a los 17 días de edad (Jolliff et al, 2011). Estos cerdos más pesados, con crecimiento acelerado pueden ser hierro deficientes marginalmente al destete cuando se les transfiere a la dieta de iniciación. 
Con el bajo uso de proteína animal en las dietas de iniciación, los niveles de hierro dietético previos se han reducido, pero esto no ha visto un cambio en el uso de hierro suplementado, con los valores típicos manteniéndose entre 100 y 200 mg/kg. Mayores niveles que estos no se consideran frecuentemente debido a la preocupación del crecimiento de E. coli en la parte baja del tracto gastrointestinal (Knight et al, 1983). Más aun, la reducción de proteína animal resulta en un aumento del fitato dietético, debido a una mayor inclusión de proteínas vegetales, donde las dietas de iniciación típicas tienen un nivel de fitato de 0.8 a 1.0%. El fitato es un quelante potente de hierro (Lonnerdal et al, 1989; Yu et al, 2012) no solo con el fitato intacto (IP6) uniendo el hierro, sino también los ésteres IP4 e IP3, los cuales tienen una habilidad similar para hacerlo.
Usando investigación humana como modelo (Hurrell et al, 2003) se demostró en adultos que, al reducir los niveles de fitato en el pan, la razón fitato:hierro decreció y esto aumentó progresivamente el nivel de absorción de hierro. Una dieta típica de iniciación de cerdos conteniendo 0.82% de fitato con 100 o 200 mg/kg de hierro suplementado tendría una razón de fitato:hierro de 7.0 o 3.5 y, basado en este modelo humano, una absorción estimada del 30% o 20%. Esto podría producir una tormenta perfecta donde los cerdos destetados son hierro deficientes marginalmente y luego mudados a una dieta de iniciación que limita la utilización de hierro dietético. Por ende, reducir el fitato en este periodo post destete puede ser benéfico en términos de aumentar el estado de hierro y el desempeño temprano del cerdo.
Esto fue confirmado en un estudio reciente en lechones donde un mayor rompimiento del fitato (i.e. niveles de fitato ileal menores) gracias a la utilización de la fitasa Quantum Blue (> 1500 FTU/kg), resultó en un mejor estatus de hierro medido por hemoglobina (Hb, g/dl; Fig 1) y distribución de glóbulos rojos (RDW), ambos indicadores sensibles del estatus del hierro (Mansbridge, 2015).
- Referencia: Adaptado de Mansbridge; 2015
La superdosis de fitasa en el periodo post destete para los cerdos puede ser benéfico en la estimulación de una respuesta para el hierro suplementado, con los cerdos destetados aumentando la ganancia (+10%) y mejorando la eficiencia alimenticia (+7%) al añadirse hierro adicional a las dietas en la presencia de superdosis a 2000 FTU/kg (Fig. 2).
Tabla 2: El efecto del hierro suplementado a los 20 días post destete en el desempeño del cerdo con o sin superdosis de fitasa
Superdosis de Fitasa – Más allá de la liberación de fósforo - Image 2
Nota: A v B = P < 0.05; a v b = P < 0.10
- Referencia: Pruebas Internas, 2010
2-2 Cobre:
Los requerimientos de cobre para cerdos son bajos y varían entre 5 y 10 mg/kg, dependiendo en la fase de la alimentación. Sin embargo, el cobre es ofrecido frecuentemente a niveles altos (125 a 250 mg/kg dependiendo de la fase de alimentación) debido a sus beneficios en términos de razón de crecimiento y sus propiedades antimicrobianas. Similar a otros cationes bivalentes como el hierro y el zinc, el cobre es fácilmente enlazado por el fitato. La habilidad para formar complejos cobre - fitato insoluble puede depender en la forma del cobre proveído al igual que el pH al momento de la interacción (Pang et al, 2006). En un sistema in vitro a un pH de 5.5, el sulfato de cobre se enlaza muy fácilmente con el fitato, el cual resulta en la mayor razón de formación de complejo insoluble cobre-fitato. Sin embargo, el citrato de cobre fue menos propenso a enlazarse al fitato y esto resultó en la menor razón de formación de complejo insoluble cobre-fitato (9,6%). A un pH de 6.5, el sulfato de cobre aun forma el mayor porcentaje de complejos insolubles cobre-fitato (48.2%), siendo el citrato de cobre, cobre-lisina y cloruro de cobre tri-básico los que forman los menos complejos insolubles (Tabla 4). Similar al hierro y al zinc, el cobre también está enlazado por ésteres IP4 e IP3 del fitato, con una mayor proporción de cobre enlazada a un pH neutral (Persson et al, 1998). Así, la reducción del fitato de la dieta, a través de la superdosis de fitasa, puede ser benéfica en términos de mejorar la digestibilidad del cobre y el desempeño (Adeloa et al, 1995; Jongbloed et al, 2010), y permitiendo menores niveles de cobre dietético a ser usados sin el efecto detractor en el desempeño. Esto podría tener beneficios específicos en mercados como el Europeo donde la legislación limita la adición de cobre en las dietas de lechones (125 mg/kg) y en las de crecimiento/finalización (25 mg/kg) debido a las preocupaciones sobre la excreción de cobre y su impacto potencial en el medio ambiente.
Tabla 3: Porcentaje de Cobre insoluble de diferentes fuentes de cobre a diferentes valores de pH en la presencia del fitato (IP6)
Superdosis de Fitasa – Más allá de la liberación de fósforo - Image 3
- Referencia: Pang et al, 2006 
Con el sulfato de cobre aun siendo la mayor fuente de cobre usada en la industria porcina, una prueba reciente en lechones examinó el efecto del nivel de cobre suplementado en la dieta (0, 62.5, 125 y 250 ppm de sulfato de cobre) en el desempeño con y sin superdosis de Quantum Blue (0 o 2000 FTU/kg). No hubo interacción entre el nivel de cobre y la fitasa, con la superdosis dando una GDP significativa (453 g/d v 415 g/d; p < 0.05) y beneficios del ICA (1.30 v 1.41; P < 0.05). Las 250 ppm de cobre suplementado fue el único tratamiento de cobre significativamente mejor que el de control tanto para GDP (458 g/d v 408 g/d) como para el ICA (1.39 v 1.32; P < 0.05). Los datos muestran que la superdosis de Quantum Blue mejoró significativamente el crecimiento a todos los niveles de cobre, e indica que el cobre suplementado puede ser reducido potencialmente de 250 ppm a 125 ppm con la adición de fitasa en superdosis manteniendo el desempeño animal (Fig. 2).
Fig 2. El efecto del cobre en el desempeño de lechones con y sin superdosis de Quantum Blue
Note: ≈15 ppm de cobre fueron incluidas en el paquete de minerales traza incluidos en todas las dietas
- Referencia: Datos Internos 2016
2-3 Zinc:
El óxido de Zinc es usado tradicionalmente en dietas de iniciación a niveles farmacéuticos (> 2500 ppm) como una forma de mitigar la diarrea post destete. Aunque el mecanismo exacto es desconocido, puede involucrar un número de mecanismos incluyendo modulación bacteriana, balance electrolítico, función de unión estrecha o expresión de regulación del gen. Conocido por ser relativamente insoluble y no disponible para absorción; el aumento de la inclusión de óxido de zinc en las dietas de lechones aumentó las concentraciones de zinc en suero y tejido. Por ende, mejorar la solubilidad de zinc puede ser un factor para mejorar la eficacia del óxido de zinc y permitir una reducción en dietas de iniciación. El fitato, pero más importante los ésteres IP4 e IP3 del fitato, han demostrado enlazar el zinc, especialmente entre un pH de 4 y 6 (Lonnerdal et al, 1989; Xu et al, 1992; Yu et al, 2012). El impacto de esto puede tener dos variantes; puede limitar la eficacia de los niveles farmacéuticos de óxido de zinc en la dieta de iniciación, y puede reducir la actividad de la proteasa pancreática que es dependiente del zinc (Mills et al, 1967).
La superdosis de fitasa es ahora una aplicación común en dietas de iniciación de lechones y la interacción con niveles de óxido de zinc ha sido bien estudiada. Walk et al (2013) reportó que el aumento de niveles farmacéuticos de óxido de zinc aumentaron la concentración de zinc en suero y la adición de fitasa a 2500 FTU/kg tuvo un efecto similar. Jongbloed et al (2010) mostró un aumento similar en los niveles de zinc en suero cuando la dosis de fitasa aumentaba en la dieta. Esto le fue atribuido a la hidrólisis del fitato por la fitasa, reduciendo la interacción zinc-fitato, lo cual resultó en un incremento en la absorción de zinc identificada por un incremento de zinc en suero. Basado en este mecanismo, una seria de 6 estudios internos fueron conducidos para determinar el efecto de la fitasa a 2500 FTU/kg en el desempeño del cerdo con diferentes niveles de zinc suplementado en la dieta (0, 1750-2500 y 2500-3500 mg/kg). Estas pruebas también se llevaron a cabo para cerciorarse si bajos niveles de zinc pueden ser utilizados en presencia de superdosis de fitasa para alcanzar el mismo nivel de desempeño que los cerdos alimentados con un mayor nivel de óxido de zinc.

Los resultados (Tabla 3) muestran que al aumentar la suplementación de zinc mejoró la GDP y el ICA, y la adición de fitasa a 2500 FTU/kg mejoró el desempeño por encima del de la suplementación de zinc para cualquier nivel de zinc en la dieta. Aún más, el uso de fitasa a 2500 FTU/kg permitió la reducción de zinc manteniendo/mejorando el desempeño. Por ejemplo, reduciendo la suplementación de zinc de 2500 mg/kg a 1750 mg/kg más 2500 FTU/kg de fitasa mejorarían el desempeño (116% v 130%) permitiendo una reducción de niveles de zinc en la dieta. La preocupación de reducir los niveles farmacéuticos de zinc es que puede haber un aumento de la diarrea post destete, pero estos estudios no mostraron que con cerdos alimentados con dietas en superdosis tuvieran una reducción del 6% en la diarrea post destete. Esto puede ser en parte debido al aumento de la disponibilidad de zinc asociada con la superdosis de fitasa.
Tabla 3: El efecto del zinc suplementado en el desempeño de cerdos de 21 días post destete con o sin superdosis de fitasa
Superdosis de Fitasa – Más allá de la liberación de fósforo - Image 4
Note 1: Zinc suplementado se refiere a la adición de zinc por arriba de la base mineral (100-150 ppm Zinc)
- Reference: Internal Data 2015
2- 4 Resumen
El uso de superdosis de fitasa en la etapa temprana ahora es una aplicación común en muchos sistemas porcinos ya que mejora no solo la utilización mineral, asegurando que los cerdos tengan un óptimo inicio de vida, sino también la utilización de energía y aminoácidos. Esto resulta en un mejor desempeño, con la superdosis de Quantum Blue (42 pruebas comparadas), la cual ha mejorado la ganancia de peso y el índice de conversión alimenticia, en promedio entre 8% y 5%, respectivamente.
- Superdosis de Fitasa – Cerdos en Finalización
Como se ha discutido, enfocarse en la destrucción rápida del IP6 con la menor acumulación de ésteres de fitato (IP4 e IP3) puede beneficiar el desempeño, no solo en la etapa temprana sino también en el cerdo en finalización. Una serie de 12 pruebas mostraron que cuando los cerdos en finalización se alimentaron con fitasa Quantum Blue (> 1000 FTU/kg), la ganancia de peso mejoró en promedio en 1.6 kg al compararse con los cerdos alimentados con la dieta de control (Fig. 3). Más aun, el índice de conversión alimenticia mejoró alrededor de 6 puntos.
Fig 3. El efecto de la superdosis de Quantum Blue (>1000 FTU/kg) en la ganancia de peso de cerdos en finalización.
Superdosis de Fitasa – Más allá de la liberación de fósforo - Image 5
Nota: La línea roja es el desempeño de control al 100% y cualquier prueba mayor que esta línea significa que la superdosis de fitasa mejoró la ganancia.
- Referencia: Datos Internos 2016
Esta respuesta en los cerdos en finalización a la superdosis de fitasa puede ser explicada en parte por un reciente estudio en EE.UU. en cerdos en crecimiento (25 a 65 kg). Esta investigación mostró que el aumento de fitasa (Quantum Blue) de 500 a 2000 FTU/kg aumentó la GDP y el ICA (30g/d y 2.3 puntos por 500 FTU/kg, respectivamente) con una reducción lineal en el IP6 (P < 0.001) e IP4 (P < 0.10) en el estómago, sin acumulación de IP4 o IP3 (Wilcock et al, 2014). Este estudio también mostró que existió un aumento lineal (P < 0.001) en la liberación de inositol con la dosis de Quantum Blue. Se cree que el inositol está potencialmente ligado al aumento del desempeño, con investigación reciente por Bedford et al (2013) indicando que aproximadamente 30% de la respuesta asociada con la superdosis de fitasa puede estar vinculada con la producción de inositol. El inositol juega un rol en muchas funciones metabólicas dentro del animal, incluyendo el metabolismo de lípidos y fosfolípidos, y mensajeros secundarios, y también la re-fosforilación del inositol en la célula del cerdo a fitato, que se reconoce como un anti-oxidante. El inositol también puede jugar un rol en la regulación de glucosa a través de un efecto parecido al de la insulina.
En conclusión, el fitato (IP6) y los ésteres del fitato (IP5-3) son quelantes potenciales de los minerales. A través del uso de superdosis de fitasa existe una fractura rápida del IP6 al IP2, reduciendo la acumulación de ésteres del fitato y un incremento en la producción de inositol. Esto está vinculado a una mejor utilización de energía, aminoácidos y minerales, como el hierro, zinc y cobre siendo de particular interés en la porcicultura. A través del uso de superdosis de fitasa, la casi completa destrucción del fitato y los ésteres del fitato son una mejora tanto en la etapa de iniciación como en el desempeño de cerdos en finalización.
 
Autor/es:
 
Visualizaciones709Comentarios0EstadísticasCompartir