Uso de enzimas exógenas en las dietas de aves de producción

En la búsqueda de la eficiencia y la sostenibilidad en la producción, las enzimas se han convertido en herramientas claves para el futuro de la industria.

Introducción

Con el objetivo de mejorar la eficiencia en la industria avícola, donde los costos de alimentación son responsables de más del 60% de los costos totales de producción, el uso de enzimas ha sido objeto de investigación por parte de numerosos investigadores durante décadas. Esta atención se centra en encontrar soluciones innovadoras que permitan optimizar la eficiencia de la conversión alimenticia, lo cual es esencial para reducir los costos operativos y mejorar la rentabilidad en la producción avícola. 

La aplicación de enzimas específicas en las dietas de las aves se ha mostrado prometedora en este sentido, ya que ofrece la posibilidad de maximizar la utilización de los nutrientes presentes en los alimentos, mejorando así la eficacia en la conversión de alimento en carne y huevo. 

¿Por qué son necesarias si las aves las producen naturalmente?

Así es, las aves producen naturalmente enzimas de forma endógena para ayudar a la digestión de los nutrientes del alimento. Sin embargo, carecen de ciertas enzimas como por ejemplo, las necesarias para descomponer la fibra presente en fuentes vegetales, por lo que requieren de enzimas exógenas en el alimento para mejorar su digestión. 

Ante los incremento en los costos de las materias primas, como la soja o en el caso del maíz, que se desvía hacia la producción de etanol, muchos productores tienden a reemplazarlos, por fuentes con menor valor nutricional o subproductos de ciertas industrias. Muchas de estas alternativas son ricas en fibras de tipo no amiláceas (NSP), lo que hace necesario el empleo de complejos enzimáticos para mejorar su valor nutricional y, por ende, su rendimiento productivo. La presencia de estos compuestos NSP puede reducir la capacidad de las aves para aprovechar de manera eficiente las proteínas y la energía (Choct, 2006).

Esta reducción en el valor energético de la dieta (Figura 1) puede relacionarse directamente con la concentración de NSP solubles liberados del grano (Annison, 1991) y con el consiguiente aumento en la viscosidad del contenido digestivo (Bedford y Classen, 1992; Choct et al., 1996).

Además, también pueden contener otros factores antinutricionales, como fitatos o inhibidores de ciertas enzimas. Estos factores varían en cantidad en cada fuente vegetal y su concentración está influenciada por la especie y la variedad del cultivo, el clima, las condiciones agronómicas, entre otros.

Una de las ventajas evidentes del uso de enzimas es que, se pueden aprovechar ingredientes alimenticios que, por sí solos, normalmente tendrían una baja energía metabolizable aparente (ME). Esto resulta en aves alimentadas con dietas de menor energía que tienden a tener índices de conversión de alimento (FC) más bajos, ya que se requiere más alimento para proporcionar la energía necesaria para el crecimiento, mantenimiento y/o producción de huevos (O'Neill et al., 2012).

Hablemos de ellas . . . 

Las enzimas son moléculas biológicas, generalmente proteínas, que actúan como catalizadores en una amplia variedad de reacciones químicas que tienen lugar en el organismo de las aves. Son sustrato específicas; esto quiere decir que cada tipo de enzima está adaptada para catalizar una reacción química particular. 

Existen diferentes grupos de enzimas, entres las cuales podemos mencionar a las carbohidrasas, las proteasas, fosfatasas y las lipasas. Muchas de estas enzimas pueden suministrarse a las dietas previo a la mezcla y pelletizado de los materiales, lo que permite que se mezclen íntimamente con los ingredientes y reaccionen eficazmente con sus sustratos (Acamovic, 2001). Sin embargo, muchas enzimas tienden a ser termolábiles, y por lo tanto, el procesamiento a altas temperaturas puede reducir su actividad (Silversides y Bedford, 1999).

Fosfatasas

Dentro de las fosfatasas, encontramos a las fitasas, encargadas de catalizar la reacción de hidrólisis para liberar fósforo inorgánico del fitato o ácido fítico contenido en los alimentos (Greiner, 2007). El uso de fitasas ayuda en la liberación del fosfato del fitato, que representa alrededor del 60-90% del fosfato total, el cual de otro modo se desperdiciaría y contaminaría el medio ambiente a través de la excreción de ave (Nissar et al., 2017).

Este fitato es considerado un factor antinutricional que interfiere con la absorción de varios minerales, como el zinc, hierro, calcio, magnesio, manganeso, cobre, y también reduce la digestibilidad de la proteína (Nissar et al., 2017).

La adición de fitasas a la dieta ha demostrado aumentar el consumo diario de alimento, lo que proporcionalmente incrementa el aumento de peso corporal, así como la tasa de crecimiento de las aves (Zhamuer, 2013; Bradbury et al., 2017; Moss et al., 2017). Además, su uso ha reportado mejoras en la masa de huevos  y calidad de cáscara en gallinas ponedoras (Liu et al., 2007)  

Carbohidrasas

La adición de enzimas, como xilanasas, β-glucanasas, β-mananasas, α-galactosidasas y pectinasas, han demostrado mejorar la digestibilidad de los nutrientes y el rendimiento de las aves, mejorando la utilización de ingredientes fibrosos (Kiarie et al., 2014). Aunque su modo de acción aún no se comprende del todo, se han propuesto algunas formas de acción, como la reducción de la viscosidad del quimo intestinal, la hidrólisis de enlaces químicos específicos en los alimentos, la eliminación del efecto de encapsulación de nutrientes de la pared celular y la descomposición de factores antinutricionales presentes en muchos ingredientes alimenticios (Silva y Smithard, 2002; Lazaro et al., 2003; Kiarie et al., 2013; Masey et al., 2014).

Proteasas

En muchas ocasiones, la proteína no digerida puede fermentarse en el ciego y tener efectos perjudiciales en el animal (Apajalahti & Vienola, 2016), e incluso contribuir a la contaminación por nitrógeno a través de la excreción (Nahm, 2002).

En este contexto, se agregan proteasas al alimento con el propósito de aumentar la hidrólisis de las proteínas dietéticas y permitir una mejor utilización del nitrógeno. Cuando los animales utilizan el nitrógeno de manera más eficiente, es posible reducir el contenido de proteínas en la dieta sin afectar el rendimiento del animal (Vieira et al., 2016), lo que a su vez puede disminuir el contenido de nitrógeno en las heces.

A tener en cuenta . . .

• Existen diferentes enfoques económicos al considerar la incorporación de enzimas en la formulación de dietas. Una, tiene como objetivo mejorar el rendimiento de manera más económica y consiste en suplementar una dieta estándar con enzimas, sin alterar sus niveles nutricionales. Otra alternativa es manipular la formulación de la dieta reduciendo los nutrientes y añadiendo enzimas exógenas para restablecer el valor nutricional de la dieta estándar, buscando el mismo rendimiento que proporciona una dieta con niveles nutricionales normales (Wyatt & Bedford, 1998).
• La utilización de fitasa representa un potencial económico, ya que al convertir el fósforo fítico disponible, hace innecesaria la suplementación de fósforo inorgánico, lo que resulta en una reducción del costo de formulación de la dieta.
• Estudios han demostrado que cuanto mayor es la digestibilidad inherente de un alimento, peor es la respuesta a una enzima exógena (Cowieson y Bedford, 2009).
• Debido a la amplia variedad de sustratos proteicos con composición de aminoácidos y peso molecular diferentes,  la eficacia de una proteasa específica puede ser algo inconsistente (Acamovic, 2001). 
• Niveles más bajos de energía y proteína, suplementados con enzimas, proporcionan a las aves un rendimiento similar al de aquellos alimentados con dietas con niveles de nutrientes normales, sin afectar el rendimiento y reduciendo costos en consecuencia.
• Los beneficios de optimizar la digestión de proteínas no solo se refieren a la reducción de costos en términos de alimentación, sino también a razones de salud y ambientales (Oxenboll et al., 2011).  

Fuente:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S003257911930865X

https://dr.lib.iastate.edu/server/api/core/bitstreams/babef5e3-0e0a-49fb-aa4d-26a378bd7366/content

https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0257681

https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00071668.2018.1483575

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032579119307758

https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1079/WPS20010018

https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1079/WPS200325

https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00439339.2021.1921669