Fitasa para optimizar la biodisponibilidad del fósforo en monogástricos

RÁPIDO, PODEROSO Y TERMOESTABLE: Características clave de una fitasa para optimizar la biodisponibilidad del fósforo – y más allá – para animales monogástricos

1) Fósforo: un nutriente esencial con una biodisponibilidad baja en ingredientes de origen vegetal para el alimento balanceado

El fósforo desempeña un papel clave para los animales. Se le conocen tres funciones principales: En primer lugar, es un nutriente importante para desarrollo de los huesos, por lo que, junto con el calcio, ayuda a mantener un rápido crecimiento del animal.

En segundo lugar, participa en la doble capa de fosfolípidos, formando la membrana de las células. Con una cabeza hidrofílica y colas hidrofóbicas, protege a la célula y permite que ocurran los procesos metabólicos celulares.

 

En tercer lugar, el fósforo participa en el metabolismo energético celular (para las reacciones metabólicas, la locomoción de la célula y la división celular) a través del adenosina trifosfato (ATP). El ATP es la moneda energética del organismo y de la vida. La hidrólisis de una molécula de ATP libera 7,3 kcal/mol de energía.

 

Además de ser la molécula clave en el metabolismo energético, el ATP también interviene en la producción de ácido nucleico, en el mecanismo de fosforilación y en el transporte de sodio y potasio.

Hasta un 80% del fósforo total en los ingredientes de origen vegetal puede ser almacenado como fitato. El fitato (hexafosfato de mioinositol – IP6) se compone de un azúcar de inositol unido a seis grupos de fósforo. Sin embargo, esta forma no es completamente disponible para los animales y se hace necesaria la actividad de la enzima fitasa para la extracción de fósforo.

 

Además de su poca biodisponibilidad de fósforo para animales, el fitato ejerce un fuerte efecto antinutricional que, a su vez, tiene una repercusión negativa sobre el desempeño de los animales, ya que interactúa con los minerales y las proteínas de las dietas, dejándolos indisponibles a la digestión.

Igualmente, el fitato puede inhibir las enzimas digestivas endógenas, tales como la pepsina, la α-amilasa y la tripsina, dentro del tracto gastrointestinal. Por lo tanto, el fitato tiene un impacto negativo general sobre la digestibilidad del alimento.

 

Sin embargo, las fuentes y las concentraciones de fitato son variables. El fitato en granos de trigo y de arroz se concentra mayormente en la capa de aleurona de las células, mientras que, en el maíz, se localiza principalmente en sus gérmenes.

Por ejemplo, se analizaron 40,000 muestras de materia prima por medio de la plataforma PNE de Adisseo (Precise Nutrition Evaluation) para evaluar su contenido de fósforo fítico (Figura 1).

Figura 1. Contenido de Fósforo Fítico en ingredientes de origen vegetal (%)

Se encontró que la concentración y la variabilidad del contenido de fitato fueron mayores en harinas oleaginosas (soya, girasol, colza) que en cereales (maíz, trigo, sorgo).

 

2) Fitasa: una enzima rápida y poderosa brinda digestibilidad óptima del alimento

Las fitasas son enzimas que son capaces de hidrolizar el fitato y liberar fósforo inorgánico. El mecanismo de reacción enzimática inicia cortando las moléculas de fosforo del IP6. Casi 100% del IP6 puede ser liberado, pero para otros IPs, la tasa de liberación depende del tipo de enzima (6- o 3-fitasa), de la fuente utilizada y de la dosis.

Una buena fitasa puede liberar casi 80% de fósforo a partir de los IPs.

La actividad de la fitasa se expresa comúnmente como FTU, que se define como la cantidad de enzima requerida para liberar 1 μmol de fósforo inorgánico a partir del fitato de sodio por minuto a un pH de 5.5 a 37°C.

El nivel de pH en el estómago de los cerdos, así como en la molleja y proventrículo del pollo de engorda, está muy por debajo de un pH de 5.5 y la actividad in vivo ‘exacta’ es diferente de la actividad estándar medida de fitasa.

 

Por lo tanto, para reducir eficientemente los efectos antinutrientes del fitato y mejorar la captación de fósforo a través de tracto gastrointestinal, la fitasa necesita ser altamente activa y veloz bajo condiciones de un pH bajo (ambiente ácido), especialmente en la parte superior del tracto digestivo: el proventrículo y la molleja en aves y el estómago en cerdos.

 

Se caracterizó la cinética de degradación in vitro del fitato comparando las tres principales fitasas en el mercado del alimento animal, incluido Rovabio® PhyPlus, que es la nueva fitasa de Adisseo.

Los resultados demostraron que Rovabio® PhyPlus fue capaz de degradar casi todos los IP6 dentro de los primeros 30 minutos, y esto a su vez llevó a una liberación alta de fósforo inorgánico.

 

En general, la liberación de fosfato con Rovabio® PhyPlus fue superior que dos otras fitasas líderes de mercado (Figura 2).

Figura 2. Comparación del fósforo liberado por tres tipos de fitasa a 37.5°C y un pH de 3.5

 

Una actividad rápida permite que los efectos antinutricionales del fitato sean reducidos de manera más eficiente, y esto puede mejorar la disponibilidad de aminoácidos y otros minerales, además del P y Ca.

Asimismo, se requiere que la fitasa sea poderosa para liberar un alto nivel de fósforo. Para evaluar este aspecto se pueden llevar a cabo pruebas de digestibilidad, de desempeño productivo o un ensayo de equivalencia mineral. Rovabio® PhyPlus ha sido probado en todos estos escenarios.

En el ensayo de equivalencia de fósforo, se alimentaron 2,400 pollos de engorda machos Ross 308 con dietas a base de maíz, trigo y harina de soya. Se realizaron ocho tratamientos con 12 repeticiones por grupo de 25 aves cada uno, como se describe en el siguiente cuadro:

DB: dieta basal; Pdis: fósforo disponible; FMC: fosfato monocálcico; FTU: Unidades de fitasa

 

El diseño experimental permitió determinar cuánto de fosfato monocálcico corresponde a un cierto nivel de suplementación de fitasa. Además, permite comparar la mejor estrategia para mejorar la conversión alimenticia: aumentar FMC en la dieta, o utilizar ciertos niveles de fitasa.

La conversión alimenticia disminuyó linealmente con el aumento de fosforo en la dieta, sea por aumentar el FMC o utilizar una fitasa para mejorar la digestibilidad del fitato. Suplementar la dieta basal con 0.18% de Pdis + 1000 FTU/kg de fitasa (Rovabio® PhyPlus) fue equivalente a suplementar una dieta con 0.36% o 0.45% de Pdis sin fitasa (Figura 3).

Figura 3. Índice de conversión alimenticia según los niveles de P disponibles y las dosis de Rovabio PhyPlus

El nivel de 1000 FTU/kg de dieta parece ser el nivel óptimo en esas condiciones experimentales, aunque fue posible observar una tendencia de disminución en la conversión alimenticia con suplementación de 1500 o 2000 FTU de fitasa/kg de dieta.

La excreción de fosforo también fue evaluada en esa prueba. Los pollos que recibieron dieta con 0.45% de Pdis sin fitasa excretaron 4 veces más fosforo, cuando comparados a los animales que recibieron la dieta basal (0.18% Pdis) + fitasa a 1000FTU/kg.

 

Así, los resultados indican que Rovabio® PhyPlus permite ajustar la inclusión de fosfato monocálcico en dietas de pollos, además de reducir la excreción de fosforo al ambiente, garantizando una producción avícola más rentable y sostenible.

 

3) Una fitasa termoestable garantiza la flexibilidad de uso en la planta de alimentos

Las fitasas son proteínas cuyas estructuras tridimensionales se rompen cuando alcanzan altas temperatura. El proceso de desnaturalización va de la mano con una pérdida de actividad de la enzima, ya que el sustrato ya no puede unirse al sitio activo de la misma. Por lo tanto, la termoestabilidad es de crucial importancia en la fabricación del alimento.

Las enzimas son muy heterógenas, en términos de temperatura de fusión y termoestabilidad intrínseca. Debido a su proceso de síntesis y producción mezcla, la nueva generación de 6-fitasa biosintética Rovabio® PhyPlus, posee una termoestabilidad intrínseca particularmente elevada.

El punto de fusión de esta enzima se alcanza alrededor de los 101°C, y su actividad, después de 2 horas a 80°C, alcanza 90% de su actividad inicial (Figura 4, datos internos de Adisseo).

Figura 4. Recuperación de la fitasa Rovabio® PhyPlus sometida a 80oC por 120 minutos.

 

Además de ser capaz de soportar el procesamiento agresivo de alimento en su forma polvo, Rovabio® PhyPlus ha mostrado muy buena recuperación también en su forma líquida al ser dosificado directamente en la mezcladora. Esto ofrece mucha más flexibilidad en la fábrica de alimentos.

 

Conclusión

El fósforo naturalmente presente en la dieta de los animales es poco digerible y absorbible. La utilización de fitasa es una práctica normal en la industria de producción animal para reemplazar las fuentes inorgánicas de fósforo y contrarrestar los efectos antinutricionales de los fitatos.

Sin embargo, no todas las fitasas son iguales.

Una fitasa rápida, poderosa y termoestable como Rovabio® PhyPlus es una herramienta clave para optimizar los costos, la eficiencia alimenticia y la sustentabilidad de la producción de aves y cerdos.