Complejos multienzimáticos de origen fúngico: Una revolución constante
La optimización de los procesos digestivos a través del uso de enzimas exógenas sigue siendo un elemento clave en la industria de la nutrición animal. Estas enzimas actúan como catalizadores en reacciones bioquímicas vitales, facilitando la degradación de componentes de baja digestibilidad, como los polisacáridos no amiláceos (PNA), galactosacáridos y mananos.
La clasificación de las enzimas exógenas disponibles hoy en día ha dado lugar a tres categorías principales:
Se trata de una enzima específica, diseñada para actuar sobre un componente concreto de difícil digestión presente en las materias primas. Estas enzimas, producidas mediante fermentación por organismos genéticamente modificados (OGM), están optimizadas para mejorar la eficiencia de dicha fermentación, maximizando así la capacidad productiva de estas industrias.
Representa una recombinación de diversas enzimas con actividad única, que han sido producidas de manera independiente en diferentes procesos de fermentación llevados a cabo por OGMs. Estas enzimas son extraídas, purificadas y posteriormente combinadas en una formulación única.
Conjunto de enzimas que son producidas simultáneamente en un único proceso, generalmente a través de una única fermentación en la que un organismo no modificado genéticamente (No OGM) genera una variedad de enzimas que actúan de manera coordinada y sinérgica para facilitar la digestión de los ingredientes complejos.
En procesos de biocatálisis de los nutrientes, muchas reacciones no pueden ser llevadas a cabo por una sola enzima y requieren la acción conjunta de dos o más enzimas para desencadenar reacciones en cascada. En el caso de los complejos multienzimáticos, las moléculas enzimáticas están físicamente cercanas.
Estos complejos enzimáticos son especialmente relevantes en procesos como la degradación de celulosa, que necesita múltiples enzimas para lograr una descomposición efectiva (Bayer et al., 1998). Según Coughlan y Hazlewood (1993), la hidrólisis eficiente y completa de xilanos depende de la acción sinérgica de enzimas que rompen tanto la cadena principal como las ramificaciones laterales.
En cambio, la producción de las mezclas recombinadas de enzimas, implica la reorganización artificial de múltiples enzimas en sistemas microbianos, con el objetivo de crear rutas metabólicas novedosas. Sin embargo, estos sistemas suelen carecer de la sinergia y estabilidad que los complejos enzimáticos han perfeccionado.
La producción de enzimas a través de tecnología con organismos genéticamente modificados (OGMs) ha facilitado la obtención de grandes concentraciones de enzimas puras y altamente específicas, enfocándose en un solo gen para una actividad enzimática unifuncional. Sin embargo, las enzimas No OGM ofrecen ventajas notables que las hacen sobresalir.
Las enzimas de origen No OGM, ofrecen un espectro más amplio de actividades enzimáticas por su capacidad de aprovecharse de todos los componentes del soporte del cuál se alimentan.
El pH: Un factor clave en la eficiencia enzimática según su origen
Las enzimas digestivas pueden ser extraídas de diversos microorganismos, como hongos, levaduras y bacterias, y su origen tiene un impacto significativo en su mecanismo de acción y en su eficacia para descomponer compuestos de baja digestibilidad.
Además, el pH influye en la ionización de los grupos funcionales en el sitio activo de la enzima, lo que puede afectar su capacidad para interactuar con el sustrato.
La variación del pH a lo largo del tracto digestivo representa un desafío fundamental para garantizar la funcionalidad óptima de las enzimas.
Este aspecto cobra particular relevancia con el aumento del uso de ácidos orgánicos en las dietas de iniciación, los cuales contribuyen a reducir el pH del tracto digestivo.
Un estudio in vitro que evaluó la actividad de diversas enzimas en condiciones simuladas, reveló que las carbohidrasas producidas por Aspergillus pueden conservar más del 60% de su actividad en un rango de pH de 3 acercándose a 6 (Gráfica 1).
Esto permite que las carbohidrasas comiencen a actuar en el estómago, promoviendo la predigestión de nutrientes antes de que los alimentos lleguen al intestino delgado, mejorando así la digestión y absorción de carbohidratos y proteínas a nivel intestinal.
Gráfica 1. Evolución de la actividad enzimática de diferentes microorganismos a varios niveles de pH. Enzyme Services & Consultancy Ltd, Unit A1, Britannia Enterprise Centre
En otro estudio in vitro, que quería simular unas condiciones más parecidas a una situación real in vivo, se evaluó la capacidad de diferentes preparados enzimáticos para degradar Oligosacáridos de la serie de Rafinosa (OSR) de sustratos naturales, a diferentes niveles de pH (Gráfica 2).
Gráfica 2. Niveles residuales de OSR en soja después de la incubación durante una noche con cinco enzimas diferentes a pH 5.0, 4.0 y 3.0; Enzyme Services & Consultancy Ltd, Britannia Enterprise Centre
De acuerdo con los datos de la gráfica, las enzimas de Aspergillus niger y Aspegillus oryzae mostraron una mayor eficacia en la disminución de oligosacáridos (OSR) contribuyendo a una reducción significativa en la concentración final de OSR.
Conclusiones
En un entorno social actual donde la sostenibilidad del planeta cada vez toma mayor importancia, la optimización de los procesos digestivos mediante enzimas exógenas es esencial en la nutrición animal, mejorando la degradación de sustratos de baja digestibilidad y maximizando el rendimiento nutricional de la dieta.
La selección adecuada de estas enzimas es crucial para asegurar su efectividad en el tracto digestivo, considerando factores determinantes como el pH.
