Uso de enzimas e aditivos fitogênicos na nutrição de aves, suínos e cães

Contextualização

Aditivos alimentares são comumente descritos como substâncias, microrganismos ou produtos formulados que podem ser adicionados à alimentação animal proporcionando benefícios à qualidade do alimento ou à saúde dos animais.

Em animais de produção, como aves e suínos, esses aditivos têm como principal objetivo prevenir infecções por patógenos e otimizar a digestão e a absorção de nutrientes, resultando em melhor desempenho.

• Já em animais de companhia, o foco é proporcionar saúde e longevidade. O objetivo deste material é explorar os principais efeitos desses compostos quando utilizados nas dietas de aves, suínos e cães.

Dentre as substâncias melhoradoras de desempenho, conhecidas como aditivos zootécnicos, destacam-se as enzimas. A suplementação de enzimas digestivas específicas na ração melhora o valor nutricional do alimento, aumentando a eficiência da digestão (Velázquez-De Lucio et al., 2021).

Além disso, as enzimas oferecem benefícios econômicos, ao reduzir a necessidade de ingredientes na formulação, e ambientais, ao diminuir a produção de resíduos animais (Imran et al., 2016). 

Em animais de companhia, o uso de enzimas em dietas extrusadas não é comum, uma vez que o próprio processamento já aumenta a digestibilidade dos ingredientes (Chao-Chi Chuang et al., 2004; Ding et al., 2005).

No entanto, dietas com a inclusão de farelos de origem vegetal podem conter compostos que não são completamente degradados durante a extrusão e cuja digestibilidade poderia ser aumentada com o uso de enzimas (Félix et al., 2012 a).

Além disso, o uso desses aditivos como suplementos dietéticos coadjuvantes no tratamento de doenças, como a insuficiência pancreática exócrina, pode ser benéfico (Westermarck et al., 2012).

Na nutrição animal, esses compostos podem ser utilizados como aditivos sensoriais, conferindo sabor ou odor ao alimento; aditivos tecnológicos, melhorando a qualidade e a segurança dos alimentos; e como aditivos zootécnicos (Karásková et al., 2015). 

Na produção animal, o uso de fitogênicos não é apenas uma alternativa para substituir promotores de crescimento, mas também tem demonstrado funções como: melhora da palatabilidade dos alimentos, benefícios para as funções digestivas, microbiota intestinal e desempenho animal (Karásková et al., 2015) (Figura 1).

Figura 1. Principais benefícios dos fitogênicos como aditivos zootécnicos para suínos, aves e cães (Pieri et al., 2010; Hanczakowska et al., 2012; Aguilar et al., 2013; Adaszek et al., 2017; Soares et al., 2023; Souza et al., 2023).

O uso de enzimas na nutrição de aves 

Uma das principais motivações do uso de enzimas é otimizar o aproveitamento de nutrientes dos ingredientes utilizados na dieta. Sendo assim, uma vez que se faz a inclusão de enzimas exógenas nas formulações, é possível diminuir a proporção de determinados ingredientes na dieta. 

As pesquisas com enzimas para aves avançaram de forma significativa nos últimos 40 anos. Tendo em vista que nos anos 80, os resultados promissores na nutrição de aves eram vistos com estudos avaliando carboidrases (xilanase, celulase e glucanase).

A partir dos anos 90, os estudos com fitase ficaram mais evidentes e assim tornando mais seguro e efetivo os benefícios desse aditivo que atualmente junto de outras carboidrases tem grande representatividade na indústria de nutrição animal. 

Atualmente, mais de 90% das formulações de rações para frangos de corte contêm fitase. Os benefícios do uso de fitase estão focados em melhorar o aproveitamento de fósforo fítico dos ingredientes, consequentemente reduzir a proporção de fosfato nas dietas, bem como diminuir a concentração de fósforo nas excretas e diminuir o impacto ambiental.

No estudo conduzido por Barrili et al. (2020), a digestibilidade de nutrientes da dieta foi melhorada com o uso de 750 e 1500 FTU/kg de dieta, bem como impactou de modo positivo em características ósseas como peso, concentração de cálcio e fósforo na tíbia.

No estudo de Bassi et al., (2022), foram avaliadas doses de fitase (0, 1000 e 2500 FYT/kg de dieta) na dieta de perus e os autores constataram a eficácia da enzima no desempenho dos animais, digestibilidade de nutrientes, composição mineral dos ossos.

Bem como um efeito extra fosfórico quando a dose de fitase foi aumentada, esse incremento foi observado pela melhora nos valores de digestibilidade de nutrientes, mineralização óssea e concentração de mio Inositol no plasma.  

Outro grupo de enzimas que tem sua atividade comprovada, são as carboidrases. Nesse material vamos explorar de forma mais ampla resultados recentes com estudos que investigaram o uso de amilase.

Diversas pesquisas mostram a eficácia da amilase no desempenho e digestibilidade de nutrientes por frangos de corte quando alimentados com diferentes proporções de milho, dietas contendo lotes de milhos com diferentes valores de solubilidade proteica, e até mesmo investigando o efeito da enzima na variação individual dos animais quanto a digestibilidade de amido (Stefanello et al., 2019; Liu et al., 2020; Schramm et al., 2021; Zhou et al., 2021; Bassi et al., 2023). 

Além disso, essa estratégia ajuda a reduzir os custos com insumos, pois, dependendo da região, o uso da enzima pode ser mais vantajoso do que o de certos ingredientes (Cowieson et al., 2020). E ainda de acordo com os mesmos autores, a protease também melhora a uniformidade dos lotes, diminuindo a variabilidade fisiológica dos animais, especialmente em casos de grande heterogeneidade fenotípica. 

Como a inclusão de fitogênicos pode impactar na dieta de aves? 

A incorporação de aditivos fitogênicos na dieta das aves apresenta-se como uma alternativa estratégica, atendendo à crescente demanda por métodos de produção que sejam ao mesmo tempo eficazes e ecologicamente sustentáveis.

Esses aditivos, derivados de compostos bioativos de plantas, estão sendo cada vez mais utilizados para melhorar o desempenho animal, substituindo antibióticos cuja utilização é limitada devido ao risco de desenvolvimento de microrganismos resistentes, o que impacta tanto a saúde animal quanto humana.

Além de suas propriedades antimicrobianas, os fitogênicos têm mostrado potencial para neutralizar espécies reativas de oxigênio, ajudando a proteger o DNA e a expressão de proteínas hepáticas.

• Esses compostos também estabilizam citocinas inflamatórias, reduzem a atividade de substâncias que promovem o crescimento celular descontrolado e auxiliam na regulação da absorção de minerais, como ferro e cálcio (Flora et al., 1998).

Vários estudos específicos reforçam os benefícios de diferentes fitogênicos, como demonstrado por Li et al. (2015) que observaram que o extrato de fitoncida, um composto orgânico volátil extraído da espécie de pinheiro Pinus koraiensis, quando adicionado na dieta em frangos de corte em doses de 0, 0,5 e 1 g/kg, promoveu o crescimento da musculatura peitoral e melhorou a eficiência de crescimento e o estado de saúde, além de reduzir as emissões de gases das excretas.

Em um estudo com extrato de semente de Silimarina, Shanmugam et al. (2022) relataram melhorias no perfil sanguíneo, nas características de qualidade da carne, na microflora do ceco e na retenção de nutrientes em frangos de corte nas concentrações de 0%, 0,02%, 0,04% e 0,06%.

Outro estudo de Guo et al. (2019) mostrou que a suplementação com extrato de caules e folhas de Astragalus membranaceus em codornas (nas doses de 1%, 3% e 5%) aumentou o estado antioxidante, a eficiência de crescimento, a função imunológica sistêmica e a regulação da microbiota intestinal.

Além disso, Mehri et al. (2015) observaram que o extrato de hortelã (Mentha piperita L.) em codornas japonesas, nas concentrações de 10, 20, 30 e 40 g/kg, melhorou o comprimento do intestino delgado, as características das vilosidades intestinais e favoreceu o aumento de bactérias do ácido lático, ao mesmo tempo em que reduziu a presença de E. coli.

Uso e benefícios da inclusão de enzimas na nutrição de suínos

Na alimentação de suínos, a fitase, amilase e protease são as principais enzimas suplementadas para otimizar o aproveitamento de fósforo, carboidratos e proteínas, respectivamente.

Além disso, a interação entre enzimas dietéticas e microbiota intestinal pode levar a uma composição microbiana mais favorável, essencial para a digestão ideal e absorção de nutrientes (Kim et al., 2023).

• Diversos processos digestivos são influenciados pelas enzimas, como a redução do pH do quimo e o estímulo à produção de enzimas pancreáticas, que ajudam ainda mais na digestão (Worning & Mullertz, 1966). 

A suplementação com fitase microbiana é um método padrão para aumentar a absorção de minerais e outros nutrientes (Cowieson et al., 2017; Humer et al., 2015). Diversas pesquisas testaram fitases em dietas para suínos com o objetivo de melhorar a utilização de nutrientes e reduzir custos (Dersjant-Li et al., 2019; Rosenfelder-Kuon et al., 2020).

Estudos indicam que a suplementação de fitase aumenta o ganho de peso diário em cerca de 25g em suínos, com resultados ainda mais expressivos em leitões, que mostram um incremento de aproximadamente 40g (Guachamín-Guachamín & Quisirumbay-Gaibor, 2024). Além disso, a fitase promove a mineralização óssea e fortalece a estrutura óssea, já que eleva significativamente a digestibilidade do fósforo e do cálcio (Yin et al., 2024).

As carboidrases são enzimas que facilitam a quebra de carboidratos, incluindo amido e polissacarídeos não amiláceos (PNA), como celulose, hemicelulose e pectinas.

Elas são particularmente eficazes em dietas suínas que incluem ingredientes ricos em PNA, como cevada e trigo (Chen et al., 2023). As carboidrases mais comumente usadas na nutrição de suínos são β-glucanase e xilanase, embora outras enzimas como α-amilase, celulase e pectinase também sejam utilizadas.

• Além disso, as proteases auxiliam na digestão de proteínas de soja que são difíceis para os leitões e ajudam na degradação de alérgenos de soja (Galli et al., 2024).

A presença de inibidores de protease em soja crua pode impactar negativamente a digestibilidade das proteínas e as taxas de crescimento, destacando a importância das proteases em contrabalançar esses efeitos (Miller et al., 2024). 

Benefícios de aditivos fitogênicos para suínos

A eficácia dos fitogênicos pode variar dependendo de fatores como a dose, a forma de aplicação e a fonte dos ingredientes. Apesar dos benefícios reconhecidos, ainda há necessidade de mais estudos para determinar as doses ideais, a combinação de fitogênicos e seus efeitos em diferentes categorias de suínos (Biswas, 2024).

Fitogênicos podem interagir com outros ingredientes da dieta, o que pode impactar a digestibilidade e a absorção de nutrientes. Isso requer um planejamento cuidadoso na formulação das dietas (Wang et al., 2024).

Entre os impactos dos fitogênicos estão o estímulo à liberação de fluidos digestivos e enzimas, a modulação da resposta imunológica, mudanças na estrutura intestinal, melhor absorção de nutrientes e, consequentemente, uma melhora no desempenho (Shah, 2015). 

A inclusão de extratos herbais na dieta de suínos tem gerado resultados positivos significativos em termos de saúde, crescimento e qualidade da carne.

Por exemplo, Wang et al. (2022) observaram que a combinação de Scutellaria baicalensis e Lonicera japonica, quando administrada a porcas e leitões em lactação na dosagem de 1 g/kg, aumentou a concentração de moléculas relacionadas à imunidade no leite materno e no soro, resultando em melhorias na saúde e eficiência de crescimento dos leitões.

Da mesma forma, Chang et al. (2022) relataram que a adição de extratos de citros amargos, timol e carvacrol (0.01%, 0.04% e 0.10%) em leitões desmamados melhorou a eficiência de crescimento ao promover a morfologia intestinal, a resposta do sistema imunológico e a expressão de tecido conjuntivo.

• Liu et al. (2008) também evidenciaram que um extrato específico em doses de 250 mg/kg de ração, aplicado a suínos em fase de engorda, melhorou o desempenho de crescimento e demonstrou variação específica nos níveis de mRNA do receptor tipo 1 do fator de crescimento semelhante à insulina.

Uso e aplicações de enzimas na nutrição de cães

A maioria dos alimentos para cães é produzida por meio do processo de extrusão. Dependendo da classificação mercadológica, esses produtos podem incluir ingredientes de origem vegetal, como farelo de trigo e farelo de arroz, utilizados como fontes de fibra, e farelo de soja, empregado como fonte de proteína vegetal.

Nesse contexto, o uso de enzimas exógenas poderia ser uma estratégia promissora para reduzir esses efeitos negativos e melhorar o aproveitamento dos nutrientes. 

Os resultados sobre o uso de enzimas exógenas em dietas para cães são inconsistentes. Isso porque, estudos que investigaram complexos multienzimáticos, compostos por carboidratases, fitases e proteases, em dietas com diferentes níveis de farelo de soja, trigo e arroz, apresentaram variações significativas nos efeitos sobre a digestibilidade.

Enquanto alguns trabalhos não identificaram impacto das enzimas na digestibilidade da dieta (Twomey et al., 2003 a; Carciofi et al., 2012; Sá et al., 2013; Tortola et al., 2013; Risolia et al., 2019), outros observaram resultados positivos sobre a digestibilidade e redução de volume de fezes (Twomey et al., 2003 b; Félix et al., 2012 a;  b).

Em contraste, é possível que o uso de complexos enzimáticos possa ter efeitos positivos na microbiota intestinal, com aumento da diversidade microbiana e associação com gêneros relacionados a eubiose como Lactobacillus (Pereira et al., 2021).

Embora essa associação não seja clara, outros estudos relataram maior concentração de ácidos graxos de cadeia curta nas fezes de animais alimentados com ingredientes fibrosos e suplementados com enzimas, sugerindo que a “Ação enzimática nos PNAs” promoveu sua fermentação pela microbiota, promovendo aumento nesses metabólitos benéficos para saúde intestinal (Tortola et al., 2013).

Esses fatores podem influenciar de forma significativa nos efeitos observados, uma vez que, em alguns casos, o simples ajuste no nível de inclusão do ingrediente pode tornar desnecessário o uso de enzimas (Félix et al., 2012 a).

Dessa forma, a padronização de protocolos experimentais é importante para melhor entendimento do impacto das enzimas em dietas com diferentes perfis de ingredientes. 

Além dos efeitos sobre a digestibilidade e saúde intestinal, alguns estudos avaliaram a influência das enzimas em parâmetros relacionados ao processo de extrusão.

• Por fim, outra linha de pesquisa investiga o uso de enzimas como suplemento dietético coadjuvante no tratamento de doenças, como a insuficiência pancreática exócrina, onde o uso de amilase, lipase e pancreatina é recomendado (Westermarck et al., 2012).

No entanto, quando esses aditivos foram avaliados em alimentos para animais saudáveis, não apresentaram efeitos significativos sobre a digestibilidade dos nutrientes ou nos níveis séricos de tripsina (Santos et al., 2017; Villaverde et al., 2017). Dessa forma, os autores concluíram que o uso de enzimas em animais saudáveis, sem necessidade clínica, não é recomendado.

• Portanto, embora o uso de enzimas exógenas em dietas para cães possa oferecer benefícios específicos, ainda existem muitos desafios para identificar outras combinações ou doses de enzimas que podem ser utilizadas nas dietas para essa espécie.

O papel de aditivos fitogênicos e os efeitos na saúde de cães

Nos últimos anos, o aumento de doenças crônicas, como obesidade, diabetes, doenças articulares e câncer em cães, tem contribuído para a redução da expectativa de vida desses animais.

• Esse cenário leva os tutores a buscarem alternativas dietéticas para melhorar a saúde de seus pets, muitas vezes se inspirando em tendências da nutrição humana, como o uso de ingredientes mais naturais e sustentáveis. (Viana et al., 2020).

Nesse contexto, os aditivos fitogênicos têm se mostrado promissores, pois atendem tanto às demandas dos tutores quanto às necessidades biológicas dos animais.

Os efeitos desses aditivos dependem dos compostos bioativos presentes, como polifenóis, alcaloides e terpenos, que exercem ações anti-inflamatórias, antioxidantes e antimicrobianas (Karásková et al., 2015). Esses mecanismos sugerem que os aditivos fitogênicos podem trazer benefícios significativos principalmente para cães idosos, obesos ou com doenças crônicas.

Entre os mais comumente empregados estão os óleos de orégano, cravo e alecrim, demonstrando efeito semelhante ao de antioxidantes convencionais (Schlieck et al., 2021).

Embora o efeito antioxidante dos fitogênicos na qualidade dos alimentos seja promissor, a maior parte dos estudos envolvendo seu uso em cães foca na ação desses compostos no organismo animal. 

Apesar dos benefícios dos fitogênicos para a qualidade dos alimentos e saúde animal, seu uso na indústria pet food enfrenta desafios quanto ao regulatório e à avaliação de resultados científicos. A classificação de alguns compostos como flavorizantes pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) limita a comunicação de seus efeitos biológicos nos rótulos.

E, nos estudos, a complexidade na distinção e identificação botânica dos produtos fitogênicos, como ervas, extratos e óleos essenciais, dificulta a avaliação precisa dos resultados.

Ainda, existe a preocupação com a citotoxicidade de alguns fitogênicos, que por serem lipofílicos, que podem causar danos celulares (Burt, 2004; Saad et al., 2013).

• Por fim, a palatabilidade dos alimentos contendo fitogênicos também é um desafio, pois cães podem rejeitar os sabores e odores desses compostos devido a seletividade alimentar (Sakkas et al., 2017; Soares et al., 2023).

Tabela 1. Exemplos de uso de aditivos fitogênicos em cães e seus benefícios (Fonte: Souza, 2024).

Considerações finais

Embora o uso de enzimas seja uma estratégia nutricional bem adotada pela indústria na produção e a inclusão de aditivos fitogênicos seja reconhecida pelos seus diversos benefícios demonstrados na literatura, ainda há desafios relacionados à determinação de doses e de sua eficácia na avaliação conjunta com diferentes ingredientes da dieta e sobre possíveis interações que possam potencializar os benefícios tanto para animais de produção, quanto para animais de companhia.