Enzimas para rumiantes: Eficiencia y sostenibilidad en producción ganadera

La inclusión de enzimas en las dietas de los rumiantes es una herramienta clave para optimizar su aprovechamiento, mejorando tanto la eficiencia como la eficacia. Además, ayuda a prevenir enfermedades metabólicas, lo que no solo beneficia la rentabilidad de las granjas, sino que también se posiciona como un pilar fundamental para su sostenibilidad.

Las enzimas son proteínas producidas por las células para catalizar reacciones químicas específicas.

En el ámbito de la alimentación y procesamiento de alimentos, la mayoría de las enzimas utilizadas son de origen microbiano, obteniéndose principalmente de:

 

Bacterias como Bacillus subtilis, Bacillus lentus, Bacillus amyloliquefaciens y Bacillus stearothermophilus.

Hongos como Trichoderma longibrachiatum, Aspergillus oryzae y Aspergillus niger.

Levaduras como Saccharomyces cerevisiae.

 

Las enzimas exógenas, aquellas que no pertenecen al sistema digestivo de los animales, se incorporan a las dietas con el objetivo de aumentar la eficiencia en el uso de nutrientes y eliminar factores antinutritivos.

 

En la nutrición de monogástricos, su uso está ampliamente extendido, especialmente con fitasas y amilasas, que forman parte de prácticamente todos los piensos utilizados en sistemas intensivos.

 

Esto responde a la incapacidad de los monogástricos de producir ciertas enzimas necesarias para digerir algunos componentes de sus raciones, lo que hace que las enzimas exógenas sean indispensables para maximizar la digestibilidad.

 

En rumiantes, el contexto es más complejo debido a la presencia del rumen, un ecosistema único con una población microbiana que juega un papel crucial en la digestión inicial de los alimentos.

 

Las enzimas producidas por la microbiota ruminal son responsables de la fermentación, ayudando en la digestión del almidón y la fibra. Sin embargo, estudios han demostrado que este proceso no siempre es eficiente, especialmente cuando se alimenta con granos de digestión lenta. Este aprovechamiento incompleto se debe a factores como:

Las características del almidón.

Las condiciones fisicoquímicas y biológicas del rumen.

La acción limitada de las enzimas endógenas.

 

Para mejorar la degradación de fibras y almidones, la inclusión de enzimas exógenas en las dietas de bovinos lecheros y de carne resulta clave.

Estas enzimas aumentan la capacidad de extracción y absorción de nutrientes, mejorando la disponibilidad de los mismos y contribuyendo a una mayor eficiencia en la producción animal.

 

Estas enzimas catalizan procesos degradativos, transformando los sustratos en compuestos químicos que son aprovechados tanto por los microorganismos ruminales como por el animal.

En este sentido, la digestión completa de estructuras complejas, como la pared celular de los forrajes o los granos de cereales, involucra un gran número de enzimas.

 

En rumiantes, las enzimas pueden:

 

 

ENZIMAS FIBROLÍTICAS: POTENCIANDO LA EFICIENCIA RUMINAL

Para maximizar el potencial energético del forraje y alcanzar el máximo rendimiento productivo, es fundamental comprender qué es la fibra y cómo influye su composición química en su digestibilidad y aprovechamiento por parte del microbioma ruminal.

La fibra, que constituye una proporción significativa de la pared celular de las plantas, está compuesta principalmente por carbohidratos estructurales que se dividen en fracciones como celulosa, hemicelulosa y lignina.

Sin embargo, menos del 50 % de estos componentes se digiere con facilidad, lo que limita su uso eficiente.

Incrementar en tan solo un 10 % la digestión de estas paredes celulares puede marcar una diferencia notable, reduciendo de manera significativa los sólidos presentes en el estiércol.

 

Para mejorar este proceso, la adición de enzimas fibrolíticas en la dieta resulta clave, ya que:

» Estimulan la digestión de la fibra.

» Favorecen la ingestión de materia seca (MS).

A este respecto, un metaanálisis de 10 estudios destacó que el uso de enzimas fibrolíticas no solo incrementa la ingestión de MS, sino que también aumenta la producción de leche en un promedio de 2,3 kg/día, lo que se traduce en un aumento del 4,6 % en la eficiencia alimenticia.

 

Las enzimas fibrolíticas actúan: » Potenciando la digestibilidad de la materia seca y de la fibra neutro detergente (FND). » Incrementando la producción de ácidos grasos volátiles. » Aumentando la actividad ruminal.

 

A pesar de que los rumiantes, en comparación con los monogástricos, poseen una ventaja natural en la fermentación de la fibra, gracias a la diversidad de su microbioma ruminal, el proceso de digestión es complejo y ocurre de manera secuencial.

Los hongos anaeróbicos desempeñan un papel inicial crucial, liberando enzimas como xilanasas y celulasas que debilitan la pared celular de las plantas, facilitando así la acción de bacterias celulolíticas y hemicelulolíticas especializadas en la descomposición de la celulosa y la hemicelulosa.

 

A pesar de estos mecanismos naturales, la digestión de la fibra puede verse afectada por factores externos, siendo estos microorganismos especialmente sensibles a los niveles de oxígeno y a variaciones en el pH ruminal.

 

Cuando el pH cae por debajo de 5,6 durante períodos prolongados, la población y la actividad de estos microorganismos disminuyen, lo que reduce la eficiencia de la digestión y aumenta el riesgo de acidosis subaguda (SARA). 

Este desequilibrio puede impactar negativamente en la producción de leche, afectando parámetros nutricionales como el contenido de grasa, y provocar problemas de fertilidad y locomotores, además de comprometer la producción de metano.

 

Tabla 1. Efecto de las enzimas fibrolíticas exógenas (EFEs) en la digestibilidad in vitro de la materia seca (MS) en diversos subproductos agroindustriales. Los valores corresponden al promedio obtenido bajo condiciones de control y con la adición de EFEs, indicando la mejora porcentual en digestibilidad para cada subproducto.

 

ENZIMAS AMILOLÍTICAS: IMPULSANDO EL APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO DEL ALMIDÓN

Las enzimas digestivas amilolíticas desempeñan un papel clave en las reacciones metabólicas relacionadas con la conversión de moléculas complejas de almidón, como amilosa y amilopectina, en componentes más simples como glucosa, maltosa e isomaltosa.

 

Esta actividad, fundamental para el aprovechamiento energético del almidón, es llevada a cabo principalmente por enzimas extracelulares producidas por microorganismos ruminales como Streptococcus bovis, Butyrivibrio fibrisolvens, Ruminobacter amylophilus, Prevotella ruminicola y Selenomonas ruminantium.

 

La efectividad de estas enzimas en el rumen depende de factores como la temperatura, el pH y la calidad del mezclado de la dieta en el líquido ruminal.

Sin embargo, estas condiciones no siempre son óptimas, lo que abre la posibilidad de incorporar enzimas amilolíticas exógenas que actúen de forma sinérgica para mejorar la digestión del almidón.

El modo de acción de las enzimas amilolíticas incluye la catálisis de la hidrólisis del almidón en oligosacáridos en el rumen, optimizando su digestión y promoviendo la actividad microbiana.

Esta acción beneficia especialmente a las bacterias fibrolíticas, que aprovechan la ruptura del almidón para incrementar la degradación de la fibra y la producción de proteína.

 

Como resultado, se libera más energía en forma de glucosa y acetato, lo que contribuye a aumentar la producción de leche y grasa.

 

En dietas basadas en cereales como el maíz, donde el almidón es la principal fuente de energía, esta mejora en la digestión ruminal es particularmente significativa.

 

Las amilasas no solo catalizan la hidrólisis del almidón en el rumen, sino que también tienen efectos generales en la mejora de los procesos digestivos:

 

» Aumentando la velocidad de degradación de la fibra y de las paredes celulares.

» Optimizando la sincronización entre la producción de proteína ruminal y el metabolismo energético.

» Estimulando la producción de proteína microbiana.

 

Todo ello se traduce en una mayor digestibilidad de los nutrientes con una mejora significativa en la eficiencia alimenticia.

Existen interacciones complejas entre la cantidad de almidón fermentable y la digestibilidad de la fibra en la dieta.

Por ejemplo, una mejora en la digestibilidad de la fibra de una unidad puede traducirse en un aumento superior a 0,15 kg en la ingestión y 0,2 kg más de leche corregida por grasa al 4%.

 

Esto se debe a que una mayor digestibilidad de la fibra permite incrementar el consumo de materia seca, mejorar la densidad energética de la dieta y, en consecuencia, favorecer la producción de proteína microbiana.

 

En vacas en lactación, una baja digestibilidad del almidón puede deberse a varios factores, como:

El tamaño de la partícula.

Las propiedades físicas del grano.

El déficit de amilasa pancreática.

 

Cuando la digestión del almidón está comprometida, suele reflejarse en las heces.

 

Un contenido de almidón fecal inferior al 4,5 % indica una digestibilidad total cercana al 90 %, mientras que una variación del 1 % en la digestibilidad equivale a la energía necesaria para producir 0,33 kg de leche, siempre que se mantenga un consumo constante de materia seca.

 

 

Aunque la digestibilidad fecal del almidón generalmente oscila entre el 87 % y el 99 %, se ha observado que una infusión postruminal de almidón de maíz puede tener una digestibilidad del 5 % al 20 %.

 

Esto sugiere una capacidad limitada del intestino delgado del rumiante para digerir niveles elevados de almidón debido a la baja secreción de amilasa pancreática.

 

Por ello, mejorar la digestión del almidón en el rumen permite liberar más energía para la flora ruminal fibrolítica, aumentando su capacidad para digerir forrajes y, en consecuencia, reduciendo los costes de alimentación.

Ensayos realizados en universidades de prestigio a nivel mundial han confirmado el impacto positivo del uso de amilasas en la mejora de la digestibilidad del alimento, así como en la eficiencia de la producción láctea.

Estas enzimas no solo optimizan la digestión del almidón, sino también la de la fibra presente en la ración, lo que incrementa el aporte de energía disponible para la vaca y contribuye a un mayor rendimiento productivo.

 

Los mecanismos de alimentación cruzada representan una característica esencial del ecosistema microbiano ruminal, ya que, en este proceso, los microorganismos aprovechan los productos de hidrólisis generados por otras especies, lo que resulta en una fermentación más eficiente y sinérgica dentro del rumen.

 

CONCLUSIONES

El uso de enzimas exógenas en la nutrición animal se posiciona como una alternativa sostenible para maximizar el aprovechamiento de los nutrientes, mejorar los indicadores productivos durante las distintas fases de crianza y facilitar la incorporación de nuevas fuentes alternativas en las raciones destinadas a los animales.

» Además, estas herramientas son fundamentales para avanzar en el concepto de nutrición de precisión, especialmente en rumiantes.

La incorporación de amilasas exógenas ha demostrado su efectividad al aumentar la degradabilidad ruminal y mejorar la digestibilidad fecal del almidón en la mayoría de los casos.

 

Su uso resulta especialmente valioso en vacas lecheras durante los picos de lactación, ya que permite optimizar el aprovechamiento de las raciones ricas en almidón, maximizando el potencial productivo.

 

De igual manera, estas enzimas son útiles en la etapa final del cebo, contribuyendo al rendimiento en esa fase crítica.

Por otro lado, el uso de enzimas fibrolíticas exógenas requiere una evaluación detallada de su impacto, como el posible aumento en la producción de metano, así como su efectividad en dietas con diferentes porcentajes de forrajes.

Es fundamental adaptar su uso según las características de la dieta y la fase de producción en la que se encuentren los animales.

 

Finalmente, es imprescindible garantizar un retorno positivo de la inversión (ROI) al implementar estas estrategias, lo que subraya la necesidad de una planificación precisa y un enfoque técnico que asegure la sostenibilidad económica y la eficiencia productiva.