Silvestre Chárraga Aguilar
DSM Nutritional Products México SA de CV
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Introducción

La producción de alimentos es primordial para satisfacer la demanda de consumo humano y éstos cada vez aumentan en la misma medida que crece la población mundial. De los productos agrícolas y pecuarios, está la producción de huevo, que es de fácil acceso y podría decirse barato; éste sería el ejemplo de un país como México donde el consumo es de 1 huevo diario (22.1 kg per cápita anual). Para mantener esta demanda se requiere hacer el mejor uso de las materias primas, ya que cerca de un 60-70% del costo de producción de huevo es el alimento de la gallina, de ahí que cualquier tópico que ayude a una mejora en eficiencia es bien recibido.

El uso de enzimas como aditivos y/o ingredientes en la dieta de las gallinas son una realidad, que hoy por hoy se podrían considerar de uso habitual con el fin de optimizar costos de producción y obtener al menos el mismo resultado productivo al no uso de enzimas. Sin embargo, se deben considerar diferentes criterios para tener la respuesta deseada cuando se usan actividades enzimáticas en la dieta de las ponedoras. Este tema es el que se tratará de desglosar en las siguientes líneas y enfocado en la parte digestiva de las aves.

Enzimas y tipos de enzimas

El concepto enzima es usado para definir a un compuesto proteico que cataliza o facilita una reacción química específica en los procesos bioquímicos de los seres vivos (animales o vegetales). Al partir de este concepto, se tiene en primera instancia que la actividad enzimática es sustrato dependiente; esto es que la acción de una enzima es sobre un sustrato específico para facilitar el desdoblamiento de un compuesto complejo, para hidrolizarlo, para isomerizarlo o hacer algún otro cambio químico en la molécula blanco. Así también, la actividad de la enzima será más evidente en mayor presencia de sustrato y esta respuesta disminuirá en la medida que disminuye la cantidad de este sustrato, aun con la presencia de mayor cantidad de enzima. Por otro lado, se aprecia que el sustrato es finito y existirá un punto en el cual ya no es posible tener una reacción, porque ya no hay más que hidrolizar.

De los grupos de enzimas de interés para el sector pecuario se tienen carbohidrasas, fitasas y proteasas. De igual forma ya es posible hablar de algunas lipasas, grupo del cual en esta ocasión no se mencionará. De estos grupos, el de mayor uso son las fitasas; enzimas que permiten el aprovechamiento del fósforo fítico. Las carbohidrasas son un grupo de enzimas diverso y amplio que actúan sobre los polisacáridos no amiláceos (PNA) o diferentes al almidón, aquí en este grupo también podríamos incluir a las amilasas que actúan sobre las cadenas de almidón. El grupo más reciente de uso en la industria son las proteasas, éstas actúan sobre las cadenas peptídicas de la proteína de los ingredientes.

Fitasas

De manera natural los vegetales tienen cantidades de fósforo almacenado en las semillas, éste está almacenado o ligado a la molécula de mioinositol formando lo que conocemos como fitato o fósforo fítico, mismo que es utilizado para la germinación y en consecuencia la preservación de la planta en cuestión. En este punto las semillas cuentan con fitasa vegetal que es la responsable de hacer posible este proceso de germinación, solo que esta fitasa vegetal es muy lábil y en los procesos de molienda y/o fabricación de alimento balanceado se podría perder prácticamente toda, por lo que no es considerada para desdoblar este fitato. De ahí que cuando se hace uso de fuentes exógenas de fitasa se recurre a las de tipo comercial y aquí se encuentran de diferentes orígenes; fúngicas (i.e. Peniophora lycii, Aspergillus niger) o bacterianas (i.e Citrobacter braakii, Escherichia coli, Schizosaccharomyces pombe, etc.) y que éstas a su vez son reproducidas en otros microorganismos del mismo tipo o inverso, que permita una reproducción acelerada y su fabricación industrial.

También se menciona que, si la actividad enzimática inicia en alguno de los 6 carbonos del fitato como una característica, sin embargo, hoy se habla en la industria de obtener el máxima uso del fósforo fítico llegando a ser ya del 100%, lo cual evidencia que no es primordial esta característica para la eficacia de una fitasa. Dentro de las características a considerar para el buen funcionamiento de una fitasa están la estabilidad y actividad de la misma en diferentes pH´s, y que esto enlace con los pH´s intestinales del animal. Cabe mencionar que el uso de una fitasa permite reducir considerablemente el uso de fuentes minerales de fósforo en la dieta y esto repercute en la disminución del contaminante fósforo a los mantos freáticos, que fue su principal uso de las fitasas, aunque hoy se utilizan para una mejor nutrición animal.

Carbohidrasas

Como se mencionó, éste es un grupo amplio y diverso, con la peculiaridad de que se mantiene la especificidad de acción y si éstas son para hidrolizar los PNA´s, entonces aquí hay varias enzimas; Los principales PNA´s que se pueden desdoblar por acción de carbohidrasas están los xilanos y arabinoxilanos (Xilanasas) solubes e insolubles, pectinas y algunos de sus derivados (Pectinasas), betaglucanos (glucanasas), mananos (mananasas), etc. Estos compuestos son sacáridos que al utilizarlos como fuente de carbohidratos entonces podrán proveer energía para las aves.

La respuesta esperada varía en función de la cantidad y tipo de sustrato, de su complejidad y la eficacia de la enzima entre otros. En el gráfico 1 se observa que a mayor cantidad de PNA´s, el coeficiente de digestibilidad de la EM disminuye. Ahora bien, cuando se hidrolizan PNA, se tiene que recordar que estos compuestos al igual que fitatos y demás componentes del ingrediente no están aislados y están químicamente unidos, de ahí que por ejemplo tenemos efectos secundarios; esto es que, si la actividad de las carbohidrasas es sobre PNA, además del efecto energético, también es posible cuantificar liberación de aminoácidos e incluso de algunos minerales.

Una característica de los PNA es la conformación de la pared celular en vegetales; esto hace un efecto “caja” que limita la actividad enzimática endógena del tracto digestivo, de ahí que cuando se agregan carbohidrasas exógenas la respuesta es evidente y se sinergiza la acción con más de una enzima exógena, siempre que se esté por debajo del límite metabólico dado por la cantidad de sustrato, entre otros.
Proteasas

Las enzimas proteolíticas (o proteasas), son las enzimas que digieren o desdoblan las proteínas a péptidos o sus unidades. Incluyen a las proteasas pancreáticas quimotripsina y tripsina. Las proteasas comerciales son de reciente uso y son de acción exógena o endógena. La de tipo endógeno permiten una hidrolisis desde el interior de los enlaces peptídicos y generan péptidos de menor tamaño. La proteasa a utilizar en la dieta de las aves debe ser susceptible para actuar en las primeras porciones del tracto digestivo y que no degrade otras enzimas que así se estén agregando en el alimento, también deben ser activas y estables durante las condiciones de este proceso de digestión y no deben tener un efecto antagónico con las enzimas propias del tracto digestivo.

Si se cuantifica su efecto primario de este grupo, será el incremento de la digestibilidad de los aminoácidos y depende de la composición de la dieta o el valor proteico de los ingredientes. De igual forma, en la medida que son ingredientes de baja digestibilidad la respuesta será más evidente, sin embargo, en el caso de las proteasas en algunos trabajos se observa que tiene una interacción positiva con carbohidrasas y/o fitasas, ya que se complementan ejerciendo su acción primaria. En el caso de los ingredientes proteicos de origen animal la respuesta es per se la adición de proteasa.

Consideraciones para el uso de Enzimas

El uso de enzimas en ponedoras es una herramienta que no corrige situaciones de manejo y/o deficiencias de instalaciones, equipo o situaciones peculiares dentro de la granja y/o planta de alimento. La respuesta óptima está sujeta a diferentes factores y en las siguientes líneas se tratará de explicar algunos de ellos:

Requerimientos

La producción de las aves es la respuesta de la ingestión de los nutrientes digestibles que se proveen en la dieta, entonces se tiene que hacer un cálculo adecuado de los requerimientos principalmente en función de la masa de huevo y de la ganancia diaria de peso. En relación a los valores energéticos, éstos podrían calcularse por algunas de las ecuaciones descritas, como ejemplo las tablas brasileñas del Dr. Rostagno, 2007, y si se desea hacer la estimación de proteína, de igual forma es viable hacer los cálculos con algunas de las ecuaciones.

Aquí se muestra cómo obtener el requerimiento de acuerdo a lo descrito por Leeson y Summers, 2001; primero es asumir que el huevo tiene 12% de PC en promedio, y que esto fue de una eficiencia de deposición del 61% de la misma; como ejemplo una gallina cuya producción es del 90% y peso de huevo de 62 g, da un requerimiento de producción en promedio 10.98 g de proteína digestible (90%*62 g*12%/61%) y si se asume una necesidad de mantenimiento de 3.5 g, entonces el requerimiento diario es de 14.48 g de proteína digestible o de 16 g de proteína cruda, si se considera una digestibilidad de 90% en la dieta. Siguiendo el ejercicio se tiene que la lisina forma el 5% de la proteína, entonces esto equivale a 724 mg de lisina digestible o 804 mg de lisina total, después de esto el siguiente paso es colocar estas cantidades obtenidas en el consumo diario de la gallina y hacer uso del perfil de proteína ideal para el resto de los aminoácidos.

El énfasis de este punto de requerimientos radica en que cuando se incluyen enzimas en la dieta; se asume que éstas aportan nutrimentos digestibles a la dieta y la producción se mantendrá, de no ser verídicos estos datos; la respuesta productiva se deprime o se cae en el error de aumentar los requerimientos para ajustar esta deficiencia, principalmente por que la respuesta productiva por una deficiencia marginal no es inmediata; cuestión que es crítica ya que el mayor gasto para producción de huevo es el alimento y si se mueven los requerimientos, se mueve el costo por kilo de alimento y de huevo producido.

Matrices

La importancia de las enzimas radica en la respuesta que se confiere a la misma, lo cual se refleja en un valor matricial que otorga la casa comercial que produce la enzima. Esto es un punto crítico para tener la respuesta deseada, de forma tal que la matriz que se use en formulación debe ser validada y constatada por la empresa y la obligación del nutriólogo es verificar que esta información sea correcta y científicamente viable de usarse.

El uso de matrices es una forma cómoda de trabajar con ellas ya que se generaliza la respuesta, asumiendo que en promedio siempre se dará en los diferentes escenarios que se tiene, de ahí que es obligación revisar de dónde y cómo fueron obtenidas las matrices que se presentan al nutriólogo así también la repetitividad de las mismas y principalmente con el tipo de materias primas que se trabaja en la granja, por lo que las matrices no deben ser hasta dónde podrían incrementar la digestibilidad, sino cuál es la respuesta que al menos se debe espera.

Otro punto a considerar con las matrices es el hecho de que éstas son indicativos de mejora en la digestibilidad de los diferentes nutrimentos, por lo tanto, las matrices no deberían contar con valores totales de nutrientes; si se hace es porque seguramente el nutriólogo formula bajo una base de aminoácidos totales y/o fósforo total (principalmente) y en análisis es común que el valor esté por debajo del esperado (equivalente al valor asumido por la enzima en cuestión).

Sustrato

El hecho de que las enzimas sean específicas de cada sustrato, indica que la presencia y cantidad de éste, será el valor de la respuesta a esperar en las diferentes dietas, así de esta forma como se muestra en el cuadro 1, se observa por ejemplo qué cereales contienen mayor cantidad de arabinoxilanos, mientras que pasta de soya y canola su mayor cantidad son pectinas; por lo que la lógica indica que una xilanasa es más adecuada para cereales mientras una pectinasa lo es para estas pastas; sin embargo no elimina la posibilidad de encontrar una respuesta con otras enzimas ya que también se encuentran otros sustratos. Ahora bien, si se analiza una dieta con mayor nivel de proteína (un primer alimento de postura) tiene mayor cantidad de pasta de soya y/o canola, por lo tanto la respuesta a una pectinasa, visto del punto de PNA es mayor que en un último alimento de postura donde disminuye la cantidad de pastas y aumenta la cantidad de cereales. Así también ocurrirá con una proteasa donde el sustrato es la proteína.

Ahora bien, en el caso de fitato, ocurre de igual forma; es variable de acuerdo a los ingredientes que se usen en la dieta, La realidad es que es una cantidad finita y es a donde eventualmente con el uso de fitasa ya se está llegando a un 100% de digestibilidad del fósforo fítico. La fitasa es la enzima de mayor uso en el medio y se podría decir que se tiene el respaldo para indicar el incremento de digestibilidad, así entonces se sabe cuánta fitasa se requiere para tener una respuesta; los valores que se utilizaron por mucho tiempo fueron el equivalente al 0.1% de fósforo y hoy los valores de equivalentes son de 0.15%, 0.18% y más allá. En el cuadro 2 se observa la cantidad de fósforo fítico que representa alrededor de un 70%.
Interacción entre enzimas

El tema actual es el uso de combinaciones de enzimas y en este punto la interrogante es cuánto se tiene que asumir de incremento en la digestibilidad de los diferentes nutrimentos que son afectados por esta acción. Se debe recordar que la composición de los ingredientes son una combinación perfecta de los diferentes nutrimentos con todos los polisacáridos (incluidos PNA´s), factores antinutricionales, minerales y demás, y que el hecho de hidrolizar o romper algunos de éstos permite acceder a otros compuestos/nutrimentos (efecto secundario); mucho se menciona el efecto jaula o barrera física que se tiene en las células principalmente vegetales, donde la disposición de los PNA´s es común encontrar este arreglo de caja o jaula porque “encierran” nutrimentos.

Entonces aquí el uso de varias enzimas permite que haya un efecto sinérgico; de esta forma carbohidrasas rompen estos enlaces entre sacáridos y después proteasas y/o fitasas harán mejor su acción. También se ha observado que la hidrolisis de factores antinutricionales de compuestos proteicos o fitatos por efecto de proteasa y fitasa respectivamente, se favorece la acción de las otras enzimas adicionadas y del tracto digestivo. En este punto, la opinión es que en la medida que se tengan más enzimas cuya acción sea sobre alguno de los sustratos descritos y preferentemente sea antes de llegar a intestinos, la respuesta enzimática será contundente y de ahí partir para evaluar y medir los aportes de nutrimentos en esas circunstancias de alimentación. Sin duda el uso de cocteles diseñados permite el mejor uso de las enzimas y redunda en eficiencia del negocio de producción de huevo.

Tiempo de respuesta

Otro punto a comentar es el tiempo que se requiere para observar una respuesta. Desde el punto de vista científico y práctico, la acción enzimática se ejerce desde el momento en que están las condiciones en el alimento-animal, sin embargo, es importante asegurarse que la respuesta se mantiene y aquí es donde entra el factor tiempo y qué variable es la que se debe medir. Por ejemplo, en trabajos de investigación de fitasas, se encontró que la respuesta en % de postura por efecto de disminución de fósforo fue observada solo después de 7 semanas de prueba, así también la calidad de cascarón fue sin efecto incluso después de 12 semanas. Esto llevo a asumir y después de varias pruebas que se requiere de al menos 12 semanas para considerar como prueba experimental válida y contar con el control negativo necesario o bien conocer cuáles son los requerimientos de que se parte (información interna DSM México).

Respuesta en el uso de enzimas

Como ya se mencionó, cuando se usan enzimas en las dietas de ponedoras, éstas se deben usar con matrices validadas y en este punto se encuentra en la literatura, los datos de las matrices que se recomiendan. En el caso de la fitasa que es una de las enzimas de mayor uso, no se cuentan muchos datos sobre su matriz, y en las primeras recomendaciones hechas por las casas comerciales, la recomendación era usar el 60% de la dosis de fitasa para pollo de engorda y asumir la misma equivalencia de nutrimentos liberados. Recientemente Avila y colaboradores (2014), demostraron que la matriz para calcio y fósforo usada al 60% estaba correcta y así también se demostró que el equivalente de fósforo liberado podría ser más de 0.2% (2 kg de fósforo por tonelada de alimento) siempre y cuando se tenga sustrato disponible.

La respuesta al uso de carbohidrasas, es complejo por la diversidad del sustrato en la dieta y de las enzimas disponibles. En este sentido las carbohidrasas trabajan en dos líneas, una para hidrolizar los PNA´s y disminuir el efecto “jaula”, la otra es, y así lo demostró Adeola y Bedford (2004), la habilidad que tienen las carbohidrasas de disminuir la viscosidad intestinal inducida por los PNA´s, esto considerado por algunos como el principal efecto benéfico de las carbohidrasas ya que esto permite disminuir problemas de tránsito rápido y facilita la absorción intestinal y en conjunto se mejora la digestibilidad de la dieta. En situación práctica, las carbohidrasas contribuyen en promedio alrededor de 100 kcal; esto se demostró en un resumen de diversos trabajos hechos en pollo de engorda con diferentes enzimas, publicado por Aftab (2012), que en promedio se estima una mejora de 93.8 kcal/kg y equivalente a un 3.2% de la energía metabolizable, aunque el rango es amplio.

Bajo este principio es correcto que las enzimas deben usarse con las matrices validadas y acordes a este racional, ya que cuando se han hecho trabajos con enzimas asumiendo liberaciones de 200 kcal; en gallina de postura no fue posible recuperar la respuesta productiva con diferentes enzimas, pero sí cuando se usan las matrices comerciales recomendadas (Ramírez y Fernández, 2009). Las matrices son diferentes, sin embargo, no existe un racional como tal ya que el sustrato es el mismo, de esta forma cuando se han hecho comparaciones entre enzimas en gallina de postura la respuesta esperada estadísticamente es diferente y en aquel tratamiento que tuvo más actividades enzimáticas (pectinasa, beta glucanasa y proteasa), la masa de huevo fue mejor (Avila, sin publicar). En este mismo trabajo se aprecia que el costo de dieta más bajo no necesariamente es el costo inferior por kilo de huevo producido que es el punto a considerar en cualquier evaluación de este tipo. Así también en este trabajo se observó que cuando hay un exceso de energía en la dieta no es posible evidenciar la respuesta de enzimas. Estas respuestas son similares a las encontradas en otros trabajos (Avila et al 2014).

Para el rubro de proteasa, los experimentos en gallinas han sido principalmente en combinación con carbohidrasas y fitasa comparada con otras enzimas del mercado (Avila et al 2014), o solo investigar la respuesta entre la adición de enzimas diferentes (Avila et al 2012), y en este último trabajo, se observó que el uso adecuado de matrices en las enzimas permite tener la misma respuesta productiva, incluso ser mejor para % de postura y masa de huevo, así también el costo de kilo producido. En el cuadro 3, se observan estos resultados, donde al analizar toda la información el tratamiento con todas las actividades enzimáticas probadas fue el que confiere los mejores resultados productivos y económicos.

Otros puntos a considerar

Características fisicoquímicas

Desde el punto de vista bioquímico, cuando están presentes la enzima y el sustrato en las condiciones propicias, siempre habrá una respuesta y si son el mismo sustrato con un mismo grupo de enzima, entonces la respuesta deberá ser la misma en la misma dirección y valor, sin embargo el problema radica en hacer llegar la enzima al lugar del sustrato y para esto se tienen que considerar las variaciones que podrían existir; tamaño de partícula, partículas por dosis, estabilidad y actividad de la enzima, etc. Revisando esto, el primer punto a considerar es la electrostática que podría haber en los productos comerciales, esto perjudica o favorece el mezclado. Después el tamaño de partícula; tiene la finalidad de la distribución y homogeneidad en la premezcla y el alimento, si el tamaño de partícula es pequeño, permite que haya más partículas por kilo de alimento, aquí la importancia está por el consumo de alimento sobretodo en aves jóvenes y se tiene que asegurar que exista la enzima en esa ingestión diaria, la otra forma de compensarlo es agregar una dosis más alta de enzima, sin duda una medida de control es cuantificar la cantidad de enzima al final de la fabricación del alimento sobre todo si se hace un proceso térmico. El siguiente punto es que activa y estable es la enzima durante el proceso de digestión y aquí la forma en que se percibe en campo es con desempeño productivo.

Aditividad con enzimas

La respuesta de las enzimas se ha investigado principalmente por separada, de forma tal que las recomendaciones o matrices son independientes y hoy las nuevas líneas de investigación están encaminadas a observar las respuestas de dos o más enzimas en la dieta. Si las enzimas fueran consideradas solo por sus efectos directos o primarios, entonces la forma de uso sería de forma aditiva, sin embargo, la práctica es considerar los efectos secundarios en la matriz, por lo que todas las enzimas dan energía, aminoácidos y minerales y todas actúan sobre sustrato diferente, solo que éstos como se mencionó están de forma integral. En resumen, de este punto es que las enzimas no deben ser consideradas de forma aditiva y la forma correcta de uso es contar con matrices validadas en combinación de enzimas. La sinergia que se da entre enzimas es facilitar la acción de las otras y el ejemplo más claro son las carbohidrasas.

Ingredientes

El uso de enzimas como comenté líneas atrás, no corrigen errores o suplen deficiencias, entonces cuando se hace la formulación se debe usar los análisis de laboratorio y si se incluyen los aminogramas de éstos mucho mejor, esto con la finalidad de ser correctos en los requerimientos, de otra forma esto conlleva a otro tipo de errores diferentes al uso de las enzimas, siempre con el sentido de la eficiencia del negocio.

Conclusiones

A manera de conclusiones se resumen las siguientes:
Las enzimas son una herramienta que su uso adecuado permite reducir los costos de producción sin afectar la parte del desempeño productivo de las aves de postura.
Las enzimas no corrigen situaciones de manejo dentro y fuera de la granja y/o planta de alimento.
Las matrices recomendadas tienen que ser evaluadas y validadas.
Las enzimas funcionan siempre y cuando exista el sustrato y la condiciones propicias.
La respuesta de las dos enzimas será mejor en combinación.
La respuesta de las enzimas no es aditiva, sin embargo la acción sí es sinérgica.

Referencias

  • Adeola, O., and M. R. Bedford. 2004. Exogenous dietary xylanase ameliorates viscosity-induced anti-nutritional effects in wheat-based diets for White Pekin ducks (Anas platyrinchos domesti-cus). Br. J. Nutr. 92:87–94.
  • Aftab, U., 2012. Exogenous carbohydrase in corn-soy diets for broilers. World Poult. Sci. J., 68(3): 447-464.
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  • Avila GE, Ramírez ES, Chárraga AS, Rosales ME, y Fernández SR. 2012. Comportamiento productivo de la gallina de postura alimentada con distintas actividades enzimáticas. ClANA 2012, Pto Vallarta, Mex.
  • Avila GE, Chárraga AS, Fernández SR. Sin Publicar. Evaluación de varias mezclas enzimáticas sobre la productividad de la gallina de postura.
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Artículo publicado en Los Avicultores y su Entorno