Conocer el contenido y la estructura de las fracciones no digeribles y los factores antinutricionales presentes en los ingredientes de la ración es el primer paso para lograr una acción enzimática ideal. Las enzimas utilizadas en la alimentación animal deben corresponder a los sustratos específicos que se encuentran en ellos.
Xilanasas y arabinofuranosidasas: efectos complementarios dirigidos a una gama más amplia de arabinoxilanos
Un artículo escrito en colaboración con el INRA (Lafond et al., 2014) demostró que las enzimas actúan de manera específica en cada enlace químico y, por lo tanto, se necesitan diferentes tipos de ellas para romper los arabinoxilanos. Las endoxilanasas actúan hidrolizando la estructura de la xilosa; sin embargo, su actividad suele verse perjudicada por la sustitución de residuos de arabinosa en la cadena principal. Para ser eficientes, las endo-1,4-β-xilanasas necesitan un largo tramo de xilosas no sustituidas para poder romper los enlaces moleculares en la estructura del xilano (Lafond et al., 2014). Así, la aplicación de enzimas desramificadoras, como las α-L arabinofuranosidasas (Abfs), crea una estructura de xilosa libre para la acción de las endo-1,4-β-xilanasas. (Figura 1).
Figura 1. Mecanismo de degradación de los arabinoxilanos
Dependiendo de las sustituciones que se produzcan en la estructura de la xilosa en cada tipo de cereal, se requieren diferentes Abfs para la desramificación, como se aprecia en la Figura 2.
Figura 2. Se requiere una gama de Abfs para descomponer todos los tipos de conexiones de xilosa
Una proporción menor de arabinoxilanos también puede presentar ácidos ferúlicos unidos a la estructura del xilano, éstos son susceptibles a la feruloil esterasa, una enzima de desramificación secundaria que puede liberar ácidos ferúlicos. La feruloil esterasa de T. versatilis es capaz de desramificar los arabinoxilanos del maíz (Vangsøe, C; tesis doctoral, mayo de 2020), liberando compuestos fenólicos con efectos benéficos, como el antiinflamatorio, tipo de acción ya probada en la salud intestinal humana.
Propiedades antinutricionales de los PNAs y consecuencias en los parámetros de rendimiento de los cerdos
Al estudiar cómo la composición en PNAs, en particular los arabinoxilanos (AX), dependen de los ingredientes, y cómo esto afecta a la energía metabolizable aparente (EMA) y al efecto de las enzimas, (Sun et al., 2019) se demostró que las dietas que incluían trigo, salvado de trigo y harina de soya contenían hasta un 69% más de FDN y un 71% más de AX total que las dietas con trigo y harina de soya únicamente. La digestibilidad de la materia orgánica fue menor en las dietas ricas en PNAs. La presencia de carbohidrasas en las dietas permite mejorar la digestibilidad de la energía bruta entre un 0,5% y un 2,8% en cerdos de 60 kg en fase de crecimiento, en función de la cantidad de sustrato. La mejora más marcada se observó en la dieta con el nivel más alto de AX.
| Nutrientes | Dieta A | Dieta B | Dieta C |
|---|---|---|---|
| Materia seca, % | 85,4 | 85,4 | 845,4 |
| Proteína bruta, % | 16,7 | 16,2 | 15,7 |
| Grasa, % | 1,5 | 1,8 | 2,1 |
| PNA, % | 11,8 | 15,9 | 20 |
| AX soluble, g/kg | 15,5 | 20,8 | 26,2 |
| AX insoluble, g/kg | 53,3 | 72,8 | 92,0 |
Gráfico 1. La digestibilidad de la energía bruta está relacionada con el contenido de AX de la dieta
Este estudio demostró que los contenidos de PNA y AX en las dietas están directamente relacionados con el nivel de metabolización de la energía bruta en energía digestible y su correlación con el efecto de carbohidrasa.
Se vuelve mucho más importante utilizar una amplia variedad de actividades enzimáticas. Con el uso de muchas enzimas diferentes en la dieta, aumenta la probabilidad de contar con la enzima adecuada para descomponer las diferentes ramifaciones de heteroxilanos en los ingredientes.
Aumento del potencial mediante la combinación de multicarbohidrasas con altas dosis de fitasa
Sin importar la dosis, las carbohidrasas y las fitasas tienen efectos distintos pero complementarios. Por lo tanto, un tipo de enzima no puede sustituir la eficacia de una combinación, ya que actúan sobre diferentes sustratos y tienen diferentes impactos, pero siempre mejoran la digestibilidad. De hecho, la adición de carbohidrasas y fitasas aumenta la disponibilidad de energía y otros nutrientes, como los aminoácidos y las grasas (Tabla 1). En consecuencia, en teoría, su matriz nutricional podría ser la suma de las dos enzimas.
Al mismo tiempo, las carbohidrasas liberan más nutrientes y reducen la viscosidad de la digesta al descomponer los PNAs. Además, los polisacáridos cortos, creados por la acción de las carbohidrasas, tienen un efecto prebiótico que favorece la microbiota beneficiosa de los animales.
Estos tres efectos no se alcanzan utilizando solamente una dosis elevada de fitasa. La acción primaria de las carbohidrasas sobre los PNAs aumenta la eficacia de la fitasa, ya que la enzima tiene mayor acceso a los fitatos situados en el interior de la célula. Cuando se utilizan conjuntamente, las acciones de las carbohidrasas y las fitasas aumentan significativamente –hay mejoras pronunciadas en la energía digestible (ED), así como en la disponibilidad de minerales y nutrientes. Si observamos los aminoácidos en particular, ha sido demostrado que la combinación de carbohidrasas y altos niveles de fitasa mejora aún más su digestibilidad –en comparación con los altos niveles de fitasa solos (Figura 6, Jeréz-Bogotá et al., 2020 y metaanálisis de la fitasa – datos internos).
Figura 6. Efecto sobre la digestibilidad de los aminoácidos de la fitasa sola o en combinación con un complejo de multicarbohidrasa.
Metaanálisis de la fitasa: los datos (n = 293) se analizaron mediante un análisis de la varianza con la publicación como efecto aleatorio, la dieta (n = 13) y los aminoácidos (n = 8) como efectos fijos y la dosis de fitasa como variable continua.
Conclusión
Hay que considerar muchos factores a la hora de elegir una solución enzimática para con ello lograr los resultados esperados y, por tanto, una nutrición óptima de la ración:
- Concentración de PNAs en la dieta y nivel de fitato, que son los sustratos de la enzima
- Tipo, cinética y nivel de fitasas suplementarias
- Solubilidad y concentración dietética de P no fítico
- Concentración dietética de cationes multivalentes – por ejemplo, un alto nivel de calcio en la dieta afecta la eficacia de la fitasa
- Actividad de la fitasa endógena en la dieta basal
- Tipo, cinética y número de carbohidrasas suplementarias (xilanasa única vs complejo de carbohidrasas con enzimas desramificadoras)
- Presencia de diferentes xilanasas y diferentes ß-glucanasas
- Presencia de enzimas desramificadoras
Las enzimas son específicas para sus sustratos. Es por ello que una misma familia de enzimas o una misma dosis pueden dar lugar a distintos niveles de actividad y a un rendimiento diferente en los cerdos en función del contexto alimentario. A la hora de elegir una solución enzimática, es necesario conocer bien todos los sustratos de la dieta, así como los factores antinutricionales presentes en la ración. Eso le permitirá elegir la mejor solución para su granja en particular.
