Aditivos

Aplicación de carbohidrasas en la alimentación animal

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Félix Calvo Falcón

Business Manager, IFF Danisco Animal Nutrition & Health
Félix Calvo Falcón

Rafael Durán Giménez-Rico

Director técnico regional de Danisco Animal Nutrition, IFF
Rafael Durán Giménez-Rico

INTRODUCCIÓN

Los carbohidratos, que incluyen los azúcares más simples, el almidón y varios de los polisacáridos no amiláceos (PNA estructurales, y de almacenamiento), son la fuente de energía más importante en la alimentación animal para monogástricos y rumiantes.

Los PNA y la lignina (completamente indigestible) son los dos componentes principales de las paredes celulares; bien es cierta la presencia de PNA también de naturaleza intracelular.

Las paredes celulares además se asocian a proteínas con más o menos cuerpos fenólicos e incluso con lignina, lo que hace de estos PNA, una fracción realmente difícil de digerir, si no fuera con el uso de enzimas exógenas.

Los principales componentes de estas paredes son:

lupaarabinosa y xilosa (pentosas) y las hexosas, glucosa (la principal),

lupagalactosa

lupay manosa;

a su vez, los polisacáridos de mayor presencia en los ingredientes vegetales son la celulosa (polímero de glucosas), los arabinoxilanos (polímeros de arabinosa y xilosa) y los beta-glucanos (polímeros de glucosas unidas por distintos enlaces glicosídicos).

atencionPor tanto, son utilizados ineficazmente, ya que ni cerdos ni aves poseen las actividades enzimáticas que pudieran, eventualmente, digerir/degradar eficazmente los PNA.

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Consecuentemente, con el uso de las actividades enzimáticas exógenas adecuadas, podemos asegurar que el valor intrínseco de esos ingredientes utilizados para formular los piensos, aumentará de forma directa con la calidad de aquellas.

No todas las carbohidrasas servirían de igual manera. Con este breve trabajo pretendemos resaltar la que creemos, basándonos en años de experiencia y desarrollo de nuestros propios productos, es la mejor propuesta de combinación enzimática, capaz de mejorar el valor nutricional de dietas complejas, con cereales y fuentes diversas de proteína vegetal.

Más allá de resaltar cuáles son estas actividades y la razón de su elección, compartiremos algunos datos de pruebas recientes realizadas en colaboración con distintos centros independientes de investigación.

CARBOHIDRASAS ELEGIDAS

Las carbohidrasas, especialmente xilanasas y beta-glucanasas, se utilizan ampliamente en la alimentación animal para degradar polisacáridos no amiláceos (PNA) presentes en cereales (trigo, cebada, centeno, incluso maíz).

inestinoEstas enzimas, sobre todo en el caso de los cereales “viscosos”, reducen la viscosidad del contenido intestinal, sobre todo en animales jóvenes, mejorando la interacción entre enzimas digestivas y los sustratos diana; de forma inmediata, se favorece la absorción de nutrientes.

Además, y debido a un efecto de degradación de estructuras fibrosas más complejas, liberan otros nutrientes contenidos en el endospermo de dichos cereales.

Así mismo, en el caso de las proteínas de origen vegetal, las estructuras más complejas, ya no son solo arabinoxilanos y beta-glucanos, sino también galactomananos, pectinas y otros carbohidratos más complejos sin valor nutricional y difícilmente aprovechables, salvo a través de carbohidrasas exógenas.

En aves, la suplementación con xilanasas ha demostrado mejorar significativamente la digestibilidad de la proteína bruta, el almidón y lógicamente los propios PNA; todo esto se traduce en mejoras de los rendimientos productivos (Zhang et al., 2014; Stefanello et al., 2016, extraído de Vinyeta et al., FEDNA 2022).

En dietas basadas en maíz y soja, los efectos con carbohidrasas exógenas, pueden resultar más variables, aunque se observan mejoras en digestibilidad ileal y retención de nutrientes, también en función de qué actividades se elijan.

La beta-mananasa también ha mostrado efectos positivos en aves y cerdos, mejorando la ganancia diaria, conversión alimenticia y cierta mejoría del metabolismo energético (Kiarie et al., 2021). Sin embargo, en nuestra experiencia, no es una actividad enzimática que muestre un porcentaje de pruebas con monogástricos satisfactorias, como para considerarla candidata a utilizarse junto a otras.

La Tabla 1 reúne a las carbohidrasas más empleadas y a sus actividades principales (Menezes-Blackburn et al., Functional Polymers in Food Science: From Technology to Biology capítulo 4, “Enzymes used in Animal Feed”, marzo 2015).

tab1

Desde nuestro punto de vista y basándonos en todo el trabajo de investigación y desarrollo de actividades enzimáticas que se realiza de forma continua en IFF Danisco Aninal Nutrition, la combinación de xilanasa y beta-glucanasa es la que, de forma muy superior respecto a las demás, mayores y más estables respuestas confirman a través de pruebas experimentales.

CARBOHIDRASAS: COMPOSICIÓN DE LOS INGREDIENTES

En relación con el apartado anterior, según Ravindran (XXVI Curso de Especialización FEDNA 2010), la información científica disponible sugiere que las respuestas a las enzimas son dependientes, entre otros, de la calidad de los ingredientes; a menor calidad, mayor será la magnitud de las mejoras por la suplementación enzimática.

alimentación animalAhondando en esta dirección, y dado que convendremos que el nivel de PNA -fibra dietética en general- es un factor anti nutricional (por tanto, determinante de “la calidad” como fuente potencial de energía de un ingrediente), los diferentes niveles de aquellos y sus características en cada uno de las materias primas usadas, suponen una referencia para predecir una mayor o menor eficacia de las carbohidrasas exógenas elegidas como más relevantes.

Incluso, en nuestra experiencia, otras actividades diferentes a éstas, como las incluidas en la Tabla 1, son de mayor inconsistencia. Por otro lado, y tomando como referencia la diferencia en presencia de sustrato entre distintos PNA (abajo se observa en tres dietas sencillas, Tabla 2), la diferencia existente entre la suma de AX/BG frente a la de mananos es sustancial.

tab2

El hecho de que las enzimas exógenas “encuentren” un sustrato suficiente, es de importancia máxima, de cara a obtener una respuesta en forma de mejoras de digestibilidad (de todos los nutrientes que los PNA encapsulan) y de rendimientos como resultado de esa mejoría de la digestibilidad. De ahí que la preferencia por nuestro lado es seguir desarrollando las actividades principales, xilanasa/ beta-glucanasa, incluso en el desarrollo de nuevos productos.

Llegados a este punto, habiendo subrayado la importancia de las xilanasas/betaglucanasas, no queremos olvidar la eficacia que las amilasas (no mencionadas en la tabla) pueden aportar en dietas de monogástricos, esencialmente en dietas de avicultura (basados en nuestra experiencia en pollos).

En trabajos realizados durante los últimos años en busca de mejoras en el desarrollo de las carbohidrasas más adecuadas a cada tipo de dieta, encontramos respuestas de relevancia con el empleo de solo una amilasa (Tabla 3).

tab3

El uso individual de una amilasa mejorada, desarrollada recientemente por IFF, Danisco Animal Nutrition, nos muestra el potencial de ésta, mejorando incluso la conversión calórica del tratamiento positivo (maíz/HS48) a los 42 días, en 14 kcal/kg de ganancia.

La mejora de la amilasa mencionada queda reflejada en un metaanálisis mostrado en la siguiente figura (IFF, Danisco Animal Nutrition),

fig1

COMBINACIÓN DE XILANASA /BETA-GLUCANASA, ESTUDIO SOBRE DIETAS COMPLEJAS

En dos pruebas (Figura 2), realizadas con dietas a base de maíz/HS48, DDGS de maíz y harina de colza, la combinación xilanasa/ beta-glucanasa mejoró significativamente el IC y la digestibilidad ileal de la energía a los 21 días;

checken las mismas, se observó una mejora de ambas digestibilidades ileales, la del almidón -de manera significativa- y la de la grasa (P<0,10).

Por otra parte, estudios más recientes, en los que se aplica la combinación xilanasa/ beta-glucanasa en dietas con niveles elevados de PNA, demuestran la eficacia de esta combinación. Abajo en la figura 3 se muestra la eficacia del complejo X/BG mediante el efecto sobre el IC a 42 días de vida de los pollitos.

La enzima XBG añadida 100g/t (1220 U xilanasa / 152 U beta-glucanasa), mejoró el IC significativamente en todas las dietas; interesante observar que, a medida que el nivel total de PNA aumentaba, 10,8 – 11,6 – 12,0 la respuesta fue superior, 1,8% – 3,0% – 3,9%.

fig2y3

EFECTO DE LAS ENZIMAS AÑADIDAS SOBRE LA SOSTENIBILIDAD

No es la intención de este breve trabajo en extenderse explicando cuáles son los retos de la alimentación y la producción animal en relación a la sostenibilidad; para ello me permito recomendar tres referencias recientes de excelentes revisiones (Coma y col., FEDNA 2021 y FEDNA 2022; Ana Gutiérrez Portugal, Nutrinews, marzo 2023).

P<0,05 14,41b +0,37MJ/kg (2,6%) +0,20MJ/kg (1,4%) 14,58ab 14,78a Control Xilanasa Xilansa/beta- glucanasa Figura 2: Energía digestible aparente ileal (MJ/kg MS). ab: valores con diferente índices son diferentes significativamente (P<0,05) Lo que queremos mostrar, como resultado de una de tantas pruebas realizadas en los últimos años (Neuro Livestock Research, South Africa, TR pendiente de publicarse) es el efecto de la combinación de dos enzimas exógenas en pollos de 1 a 32 días.pollo

Como consecuencia de la correcta aplicación de nuestra fitasa de última generación en dosis decrecientes junto a las carbohidrasas X/BG comentadas, los resultados principales son:

lupareducción del coste de la alimentación (9,8%)

lupamantenimiento del peso canal

lupareducción de la huella de carbono (17,1%)

Figuras 4 y 5: Beneficio de la aplicación de enzimas exógenas con sus matrices propuestas adecuadas (información propia pendiente de publicarse; Neuro Livestock Research, South Africa). Fitasa a 2000, 1500 y 1000 FTU/kg arranque, crecimiento y finalizador y 100 gramos X/BG/tn.

fig4y5

CONCLUSIONES

La eficacia de las carbohidrasas exógenas está directamente relacionada con la presencia del sustrato adecuado/específico y en cantidad adecuada; lógicamente, queremos utilizar las carbohidrasas que tengan mayor especificidad con los PNA presentes en las dietas.

Los PNA están compuestos de diferentes componentes. Los principales en los cereales son: la celulosa, los arabinoxilanos,y los beta-glucanos; en mucha menor medida, xilanos, arabinogalactanos, galactomananos, etc.

Desde la experiencia de IFF, Danisco Animal Nutrition con el empleo de carbohidrasas en los diferentes mercados en los que trabajamos, y las distintas composiciones de dietas, la combinación de xilanasa y beta-glucanasa se destaca como la mejor opción (sin dejar de lado la eficacia mostrada en estudios diversos de la amilasa).

El empleo de fitasa de última generación junto a una combinación X/BG y sus co- rrespondientes matrices ajustadas, permite una reformulación que, manteniendo los rendimientos, permite reducir los coste de producción y un efecto reductor de la huella de carbono del 17,1%

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