Enzimas exógenas: su uso en vacas lecheras

Las enzimas exógenas son ampliamente utilizadas, con los objetivos básicos de:

• aumentar la capacidad de utilización de los nutrientes contenidos en las materias primas
• eliminar los factores antinutritivos de los alimentos

Actualmente la utilización de fitasas y carbohidrasas abarcan prácticamente todos los piensos de monogástricos en las explotaciones intensivas.

La investigación de las enzimas

1876 . La historia de la investigación de las enzimas está muy unida a la historia de la bioquímica, la primera vez que se utilizó el término “enzima” (del griego levadura) fue en 1876 y se le atribuye al fisiólogo alemán Wilhelm Fiedrich Kühne.

1860 . Louis Pasteur concluyó en sus trabajos, que la fermentación está catalizada por las enzimas.

1926 . Se cristaliza la primera enzima, la Ureasa de la alubia Cannavalia enzyformis.

1930 . El prolífico autor de la teoría del origen la de la vida junto con Oparin, John Burdon Sanderson Haldane en su tratado “Enzymes” escribió: “Las interacciones por enlaces débiles, entre la enzima y su sustrato, podrían ser catalizadoras de una reacción” esta idea es el centro de nuestro conocimiento actual sobre el mecanismo de acción de las enzimas.

Utilización de enzimas en rumiantes

En el caso de la utilización de enzimas en rumiantes, es en 1960 cuando el equipo de Wise Burroughs de la “Iowa State University”, publica la utilización de un conjugado de enzimas de la empresa MSD (Merck, Sharp & Dohme) Agro-Zyme en dietas de terneros.

Ya desde este primer artículo sobre la utilización de enzimas en dietas de rumiantes, se encuentran resultados que llaman la atención:

• Los aumentos en la ganancia media diaria y en conversión no van asociados con la mejora de la digestibilidad de la materia seca, materia orgánica proteína o celulosa en las dietas suplementadas con la enzima.

• Trabajos posteriores demostraron que la suplementación con celulasas o xilanasas (Fibrolíticas) pueden mejorar la digestibilidad ruminal, esto es cambiar el sitio de aprovechamiento de los nutrientes, con lo cual la eficiencia energética mejora.

Algunas de las razones que justifican el uso de enzimas en rumiantes son :

1) la digestibilidad de la materia orgánica en rumiantes rara vez supera el 90%

2) cada vez se utilizan más subproductos agroindustriales normalmente de baja calidad

3) la disponibilidad más rápida de carbohidratos que normalmente estimula el crecimiento de la población microbiana

4) la presencia de polisacáridos de diferentes tamaños pueden tener efecto prebiótico

5) el uso de enzimas exógenas puede provocar efectos de origen multifactorial, en resumen lo que se busca en una enzima, es que mejore el aprovechamiento de los nutrientes o que cambien el sitio en el cual se rompen los nutrientes y son aprovechados por el animal.

A primera vista y de forma simplista parece claro que en los rumiantes, las enzimas que se deben usar dado que aumentan el aprovechamiento de las partes fibrosas y el aprovechamiento ruminal (Figura 1).

En una entrevista que concedió a un medio gallego el Director de Agricultura y recursos naturales de la Universidad de Dakota del Sur (EEUU) Alvaro García indicó: “La digestibilidad de la fibra del forraje determina la rentabilidad de una ganadería” para conseguirlo existen varias alternativas:

1) Selección de granos y forrajes de mayor valor nutricional

2) Mejorar la capacidad de degradación de la microbiota ruminal

3) Uso de aditivos que modifiquen el patrón de la fermentación ruminal

4) Desarrollo de prácticas de alimentación más eficientes

5) El empleo de alimentos no convencionales

6) Uso de tratamientos químicos o biológicos en los forrajes,

7) Utilizar enzimas exógenas para incrementar la digestibilidad de las paredes celulares y/o del almidón (Rojo-Rubio et al. 2007).

En rumiantes, las enzimas que se utilizan deben tener las características que cualquier producto de este tipo que se comercialice como:

• cantidades apropiadas de coenzimas
• cofactores y activadores para optimizar actividades
• tener una composición que no varíe por lote
• ser termoestable a los procesos de fabricación
• ser totalmente segura

Y además, deberán también mejorar:

• la digestibilidad de fibra neutro detergente (FND)
• ser resistente a la degradación de los microorganismos ruminales
• estar en forma líquida o disolverse rápido y completamente en agua porque el medio ambiente ruminal es líquido.

span style=»font-size: 18pt; color: #333399;»>Enzimas fibrolíticas

Ya desde el primer ensayo en el año 1960 se usó una enzima fibrolítica que actuaba en el rumen (Figura 2)

Como todavía no existían productos diseñados específicamente para rumiantes se empezaron a utilizar, enzimas diseñadas para otras industrias como la del papel, textiles, combustibles e incluso química fina, aunque las más comunes son las destinadas a mejorar los ensilados.

También se comercializan productos que aún conservan su actividad enzimática de manera residual en estos casos el producto comercial contiene además el medio, los metabolitos y los productos de la fermentación.

Las enzimas lignolíticas se obtienen a partir de los basidiomicetos (hongos) de la madera que oxidan tanto los compuestos fenólicos como los no fenólicos, con este tipo de enzimas se han hecho pruebas en corderos a dosis creciente, se han obtenido aumentos de ingestión y de digestibilidad esta última hizo un efecto cuadrático en la dieta de difícil explicación.

Tabla 1. Enzimas lignolíticas- Rendimiento de corderos consumiendo una dieta alta en forraje incluyendo dosis creciente de enzimas

Las enzimas fibrolíticas, en general, deberán aumentar:

• la digestibilidad de la materia seca y de la fibra
• la producción de ácidos grasos volátiles , disminuyendo así el pH ruminal, la síntesis de proteína microbiana
• y la actividad ruminal

Sin embargo también :

• aumentan la producción de metano
• y, según los artículos publicados, no se producen cambios en la proporción de acetato y butirato en el rumen.

Enzimas alfa-amilasa 

Las enzimas alfa-amilasa para la alimentación en vacas lecheras son una innovación radical para la nutrición del ganado lechero y, especialmente, pueden utilizarse como un nuevo enfoque para maximizar el uso del almidón y la digestión de la fibra (Figura 4).

• Esta enzimas funcionan a nivel ruminal mejorando la hidrólisis del almidón, catalizando la reacción para convertir el almidón en oligosacáridos en el rumen sin comprometer el pH (Bach, 2011).

Los oligosacáridos pueden utilizarse como fuente de energía a través de las bacterias fibrolíticas.

Se puede reducir el tiempo de digestión de la fibra cuando los microorganismos fibrolíticos tienen más energía disponible.

Se ha demostrado que prácticamente duplican el índice de degradación ruminal del almidón y la fibra (FND), por lo tanto, de la materia orgánica aumenta la actividad en el rumen, lo que supone una mejora general de la digestibilidad total de la ración (Figura 5).

Figura 5. Definición de la actividad de la amilasa

Los resultados obtenidos, sugieren que la liberación de la energía del almidón proporciona más energía a las vacas e incrementa la digestión de los forrajes.

Como resultados, las vacas hacen un uso más eficiente del total de la ración y, por tanto, se optimizan los costes de alimentación y el rendimiento de producción de leche, la eficiencia y la calidad (Figura 6).

Resultados

Figura 6. Meta-análisis de 16 pruebas en diferentes
países con la incorporación de α-amilasa