INTRODUCCIÓN
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BENEFICIOS EN SALUD INTESTINAL EN AVES CERDOS CON EL USO DE INGREDIENTES NO CONVENCIONALES Y HEMICELL™ HT
INTRODUCCIÓN
En este texto, se discute la relevancia de los β-galactomananos en insumos para animales, particularmente en el palmiste, un coproducto derivado de la extracción de aceite de la almendra de Palma Africana.
Sin embargo, la información presentada aquí se aplica para todas las materias primas de origen vegetal con alto contenido de estos compuestos. Si bien los β-galactomananos son similares a los encontrados en todo el reino vegetal (soya, maíz, etc.), hay dos factores de diferenciación:
→ La proporción entre moléculas de manosa versus galactosa y glucosa (proporciones que varían según la especie vegetal)
→ Relacionada con su concentración, la cual es muy alta en el palmiste, así como en los DDGS, la soja, el girasol, y menor en semillas de cereales como la de avena, trigo, maíz, etc.
Hemicell™ HT: es una enzima β-mananasa derivada de la fermentación de Paenibacillus lentus con actividad endobeta-1,4-D-mananasa, por lo que degrada enlaces de las fracciones de hemicelulosa presentes en la materia vegetal, degradando específicamente los β-galactomananos, los cuales son heteropolímeros formados por un esqueleto lineal de entre 300 y 500 manosas unidas por enlaces β-1,4, en el cual se adosan cadenas laterales principalmente de galactosa y glucosa, mediante enlaces α-1,6.
A lo largo de este documento, se describirá la relevancia del palmiste como un ingrediente de oportunidad, del cual se pueden obtener mayores beneficios cuando se asocia con el uso de la enzima Hemicell™ HT, ya sea en pollo de engorde, lechones destetados o cerdos en crecimiento.
PALMISTE
Si bien a nivel global, la principal fuente de proteína en alimentos para
animales es la soja, en diferentes partes del mundo se produce proteína a partir de otras leguminosas y semillas oleosas. Esto incluye la producción de algodón, girasol, canola, sésamo, coco y particularmente de semilla de palma.
⇒ El palmiste es un subproducto derivado de la industria del aceite de palma africana (Elaeis guineensis), que es originaria de África, de allí se llevó al Sureste Asiático, principalmente a Indonesia y Malasia, donde se produce más del 90% de la producción mundial y posteriormente se llevó a América.
En el proceso de producción del aceite de palma, se generan diferentes productos, primero el aceite crudo de palma, que es derivado de la parte carnosa del fruto (mesocarpio), es un aceite rojo alto en carotenoides. Del fruto se separa la almendra, y a esta se le extrae el aceite de semilla y el palmiste, que es el residuo fibroso de la almendra una vez que se le extrajo el aceite.
La mayor parte de harina de palmiste comercializada en España se obtiene por extracción mediante presión mecánica (procedimiento expeller), y contiene entre un 8 y un 10% de grasa.
En otros países también se comercializa harina de extracción con solventes, con un valor proteico algo superior y menor riesgo de enranciamiento, pero un valor energético más bajo (alrededor de un 25% inferior en rumiantes y porcino).
| Dada la tecnificación de los procesos a que se somete la almendra antes y después de la extracción, el palmiste presenta variaciones en su composición, por lo que es relevante caracterizarlo antes de integrarlo en las dietas de monogástricos (FEDNA, 2015). |
La principal variación se da en función de la extracción de la grasa. De este modo :
» Si sólo se usa un expeller, puede tener de 6 a 12% de grasa, 4% de humedad y 12% de proteína.
» Si se le aplican además solventes, puede tener menos del 2% de grasa y 14 a 18% de proteína.
Estos productos de palmiste son diferentes de la harina de palmiste integral, la cual llega a tener hasta 44% de grasa y 8% de proteína (Vargas y Zumbado, 2003).
⇒ Dependiendo de su origen (variedad de Palma Africana y proceso al que sea sometido) puede contener un 20% de Fibra bruta; 64% FND (Fibra neutro detergente); 40% FAD (Fibra ácido detergente); 12% LAD (Lignina ácido detergente) y menos del 2% de azúcares disponibles.
Según FEDNA, el aceite de palmiste se caracteriza por ser bastante saturado (>80%) y rico en ácidos grasos de cadena media (60-65% de láurico + mirístico). En el aceite de palma (que no se incluye en la harina de palmiste) predominan, en cambio, ácidos grasos de cadena más larga.
| El aceite de palmiste es muy digestible en animales jóvenes, utilizándose en la fabricación de leches artificiales. |
Además, los ácidos grasos de cadena media (C8:0-C12:0) han demostrado ser efectivos para el control de algunos patógenos digestivos, por lo que el aceite o la harina de palmiste expeller podría tener interés en piensos de primeras edades.
→ En la literatura se reporta que el nivel de energía metabolizable del palmiste puede variar significativamente, en función de la cantidad de aceite residual y cascarilla que contenga (Pérez et al., 2000; Afolabi et al., 2012; Sharmila et al., 2014).
Según los reportes de FEDNA, la energía metabolizable de la harina de extracción de palmiste en cerdos es de 2025 kcal/kg, cuando la proteína bruta ronda el 16%, con una digestibilidad cercana al 60%.
» El contenido en calcio y fósforo de la harina de palmiste es similar al de otras harinas de oleaginosas. La digestibilidad del fósforo, en cambio, es baja.
» El contenido en hierro es alto, y es especialmente destacable su alto contenido en manganeso (210 mg/kg).
| La digestibilidad de la proteína en monogástricos es bastante reducida (50-60%), como consecuencia de su elevado nivel de fibra |
El perfil de aminoácidos esenciales es mediocre, presentando una concentración alta en metionina (1,8% sobre PB) pero baja en lisina (2,9-3,2%) y treonina (2,83,0%).
» Los polisacáridos no amiláceos de la almendra están compuestos principalmente por cadenas lineales de manosa (+70%), con glucosa (9%), galactosa (2%), y celulosa asociada (12%).
La estructura esencial de la fibra de palmiste se define como β-(1,4)-D-mananos, la cual dependiendo del proceso puede incluir lignina del endocarpio, lo que puede hacer a algunos, palmistes más ásperos (Bach Knudsen, 1997).
De acuerdo con Knudsen (1997) y Ferrel et al., (2014), la fibra del palmiste es básicamente insoluble, con 46,6% de polisacáridos no amiláceos (NSPs), donde 7,3% corresponde a celulosa y 39,3% a NSPs no celulósicos.
De acuerdo con Dusterhoft et al. (1992), los NSPs del palmiste (78%) son mananos lineales con poca sustitución de galactosa. Por esta baja proporción de moléculas de galactosa, es que se tiene una menor solubilidad. Esto a diferencia de gomas como la de Guar o las de soja, que, por tener mayor proporción de galactosa, tienden a ser más solubles y viscosas.
IMPORTANCIA DE LA FIBRA
La fibra en la dieta se refiere a la fracción de carbohidratos y polifenoles que no son digeridos por las enzimas endógenas del intestino de los animales, pero que contribuye relevantemente a la nutrición de aves y cerdos, ya sea de manera directa como fuente de energía, vía fermentación intestinal o de manera indirecta, por sus efectos asociativos en procesos digestivos, metabólicos y la producción de prebióticos.
→ Además, es relevante considerar sus efectos en comportamiento y bienestar animal ya que, tanto en aves como en cerdos, la fibra reduce atipias como el canibalismo y otras conductas negativas.
Particularmente en las aves, el consumo de fibra es recomendado por las diferentes casas de genética, ya que tiene efectos sobre el desarrollo del tracto gastrointestinal, mejorando el desempeño.
» Promoviendo, por ejemplo, el desarrollo y funcionalidad de la molleja, lo que impacta en el tiempo de retención de la digesta, en el acondicionamiento del alimento y en la actividad de las enzimas (Mateos et al., 2012)
| En general en los animales monogástricos, la fibra tiende a diluir la densidad energética de la dieta, y sin procesos de adaptación puede reducir la digestibilidad y el consumo de alimento. |
A lo largo del tracto digestivo, según los niveles de inclusión y el tipo de fibra, pueden ser alterados los tamaños y actividad de órganos accesorios como el hígado y el páncreas, así como la actividad y tipo de microbiota presente en diferentes secciones del intestino y ciegos (Ikegami et al., 1990; Jang et al., 2020).
En general, cuando se habla de fibra soluble, normalmente se incluyen:
Este tipo de fibra que aumenta la viscosidad y reduce la digestibilidad, son fermentables y tienen potencial prebiótico ya que estimulan la producción de ácidos grasos volátiles (AGV).
En el caso de la fibra insoluble, de origen estructural, por ejemplo paredes celulares, se incluyen principalmente celulosas, ligninas y hemicelulosas insolubles, que si bien aumentan el tiempo de retención en molleja y mejoran la digestibilidad del almidón,
→ Reducen la tasa total de pasaje, son poco fermentables, especialmente en animales jóvenes, quienes requieren adaptación a su consumo.
→ Se considera que ayudan a la maduración del intestino y al desarrollo de vellosidades
→ Su efecto más notorio es en la dilución de energía en la dieta y en el aumento de volumen de las heces, haciéndolas más secas.
IMPORTANCIA DE LA FIBRA Y SU INTERACCIÓN CON HEMICELL™ HT
La concentración de β-galacto-mananos solubles en el palmiste está entre el 5 y el 10% de la masa total.
⇒ Estos mananos son similares a los presentes en la soja o en la goma guar, diversas especies vegetales e incluso en seres microbiológicos (bacterias, levaduras y virus).
⇒ Estas moléculas de β-galacto-mananos tienen un patrón molecular fácilmente reconocible por el sistema inmune innato de los animales y por ende pueden desencadenar reacciones inflamatorias a nivel intestinal.
| Este efecto, ha sido descrito como una “Respuesta Inmune Inducida por Alimento” (FIIR por sus siglas en inglés) y se ha medido por la expresión de proteínas de fase aguda, de citocinas proinflamatorias y se le asocia un gasto metabólico a esta actividad inmune innecesaria (ya que no hay riesgo sanitario real)(Anderson,2009). |
Este efecto inmunológico FIIR que se ha visto en aves y cerdos se elimina una vez que se fraccionan las cadenas lineales de β-galactomananos, por la enzima β-mananasa (Hemicell™ HT) (Klasing, 2007).
» Mediante la hidrólisis aleatoria de enlaces β-1,4 en mannanos, glucomananos y galactomananos se producen heterooligosacáridos de diverso tamaño molecular (Aulitto et al., 2019), los cuales pueden ser utilizados por la microbiota intestinal como prebióticos (Sundu et al., 2006; Jahromi et al., 2016), lo cual ha demostrado afectar positivamente la biodiversidad intestinal en aves (Bortoluzzi et al. 2019) y en cerdos (Jang et al., 2020), e incluso la salud intestinal de los humanos (Jana y Kango, 2020).
» Otro beneficio relevante de fraccionar las largas cadenas de galactomananos es el de eliminar los problemas generados por viscosidad (Lee et al., 2003); mejorando la efectividad de las enzimas digestivas (Ikegami et al., 1990); favoreciendo la digestibilidad de nutrientes (Dilger et al., 2004 ); reduciendo la producción intestinal de mucinas con alto contenido de treonina y aumentando la actividad de las sales biliares, lo cual aumenta la digestibilidad de las grasas (Mok 2013); lo que conlleva a reducir la contaminación ambiental por la producción de excretas (Saeed et al., 2019).
| La actividad de la enzima β-mananasa genera una diversidad de oligosacáridos de manosa (moléculas de entre 2 y 10 monómeros); esto implica que los beneficios de su acción no se relacionan con una generación significativa de monómeros que pudieran servir como fuente de energía, sino con una modificación de la estructura (tamaño) y función de las cadenas de manosa (Mc Cleary, 1979; Shastak et al., 2015). |
Se ha documentado que los polímeros de manosa, tienen propiedades prebióticas e inmunomoduladoras, es decir pueden modular la microbiota intestinal, de forma que se impacta positivamente la estructura y funcionalidad intestinal
⇒ Se ha demostrado que los mananos derivados de la actividad de la enzima β-mananasa estimulan el crecimiento de lactobacilos (Brufau et al., 2017). Por lo que es posible que parte del efecto benéfico de la β-mananasa en dietas con palmiste, esté relacionado con la generación de oligómeros de manosa, que trabajarían, bien como sustrato para bacterias benéficas, particularmente promoviendo Lactobacillus spp. y Bifidobacterium spp. (Yang et al., 2008) o bien como un inhibidor de la fijación de bacterias potencialmente patógenas al epitelio intestinal (Bonetti,2021).
Es factible que el efecto prebiótico de los mananooligosacaridos (MOS) dependa entonces, de la estructura original de las cadenas de manosa (mananos lineales o mananos con diferente grado de sustitución con moléculas de galactosa -según su origen-), y el perfil (tipo y cantidad) de productos derivados de su hidrólisis con β-mananasas (Bonetti,2021)
| Por ejemplo, varios autores señalan que a diferencia de la D-manosa (monómero), la manobiosa (disacárido compuesto por dos moléculas de manosa con enlaces β, 1-4) tiene mayor efecto contra la colonización intestinal del pollo por Salmonella enteritidis (Allen, et al., 1997; Fernández et al., 2002; Algunos et al., 2007; Yusrizal et al., 2013; Shastak et al., 2015). |
Estos resultados motivaron a un grupo del IRTA a evaluar prebióticos generados a partir de cadenas de β-galactomananos de diferentes especies vegetales, sometidos a la acción de la enzima β-mananasa, encontrando al microscopio electrónico que, en los pollos de engorde, ante retos con Salmonella Enteritidis, se produce una cobertura sobre el intestino que impide la interacción de Salmonella con el epitelio, además se observó un mayor desarrollo de las vellosidades intestinales (Brufau et al., 2015). Resultados similares se lograron en cerdos.
Andrés-Barranco y colaboradores (2014), trabajaron con cerdos expuestos a Salmonella durante su crecimiento, los que se alimentaron con β-galactomananos, tuvieron una menor prevalencia y seroconversión a Salmonella.
Este efecto de los β-galactomananos inhibiendo la capacidad de adhesión de Salmonella fue previamente demostrado experimentalmente usando palmiste (Becker et al., 2007).
| Posiblemente en el futuro, este efecto ayude a explicar la razón por la cual los lechones alimentados con Hemicell™ HT, tienen consistentemente un menor número de animales retrasados y por ende un menor coeficiente de variación (Hsiao, 2010) |
USO DE PALMISTE Y HEMICELL™ HT EN AVES Y CERDOS
Al analizar información publicada en relación al uso de palmiste y producción animal, los resultados son muy diversos, lo cual se debe principalmente a:
⇒ variaciones en la composición del lote de palmiste utilizado (niveles de fibra, proteína y aceite residual, así como la aspereza por residuos de cascarilla de la almendra y la diferente digestibilidad de los aminoácidos)
⇒ el uso o no de Hemicell™ HT (Saenphoom, 2013)
⇒ el diseño de las fórmulas (substitución directa; Mirnawati, 2011)
⇒ y las condiciones mismas de cada prueba, por ejemplo (nivel de productividad, edad y fase productiva de los animales, condiciones ambientales, etc.. (Perez, 2000)
Lo que explica, según diversos autores (Pérez et al., 2000; Sundu et al., 2006; Afolabi et al., 2012) las diferencias en las respuestas observadas en:
⇒ efectos en el consumo de alimento
⇒ tránsito intestinal
⇒ aprovechamiento de nutrientes y producción
| La adición de Hemicell™ HT aumenta los niveles viables de inclusión de materias primas con β-galactomananos, haciendo más eficiente la producción animal (Lee et al.,2005). |
Queda claro que es el conocimiento científico y el razonamiento el que debe guiar el uso de ingredientes no convencionales. En el caso del palmiste, es una oportunidad que se puede optimizar cuando se formula en base a aminoácidos digestibles y se suplementan las dietas con enzimas exógenas, sin afectar el comportamiento productivo (Abdollahi et al., 2016).
CONCLUSIÓN
El palmiste es una excelente alternativa para la alimentación de los animales monogástricos. Antes de usarlo es necesario contar con la definición fisicoquímica del perfil de materia prima, que permita una adecuada inclusión en formulación.
Por sus efectos en aporte de fibra y prebióticos, la combinación de palmiste y Hemicell™ HT, permitirán una mejor producción, a un menor costo y con mayor rentabilidad en su sistema de producción (FAO, 2006; Jha and Berrocoso, 2015).
PM-ES-21-0642
(en su versión resumida en revista impresa, PM-ES-21-0582)
Bibliografía
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