Uso de enzimas en Gallina de postura

AgroMatrix Systems for Agricultural Marketing

Silvestre Ch√°rraga 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 reacci√≥n qu√≠mica espec√≠fica en los procesos bioqu√≠micos de los seres vivos (animales o vegetales). Al partir de este concepto, se tiene en primera instancia que la actividad enzim√°tica es sustrato dependiente; esto es que la acci√≥n de una enzima es sobre un sustrato espec√≠fico para facilitar el desdoblamiento de un compuesto complejo, para hidrolizarlo, para isomerizarlo o hacer alg√ļn otro cambio qu√≠mico en la mol√©cula blanco. As√≠ tambi√©n, la actividad de la enzima ser√° m√°s evidente en mayor presencia de sustrato y esta respuesta disminuir√° 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 existir√° un punto en el cual ya no es posible tener una reacci√≥n, porque ya no hay m√°s que hidrolizar.

De los grupos de enzimas de inter√©s 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 ocasi√≥n no se mencionar√°. De estos grupos, el de mayor uso son las fitasas; enzimas que permiten el aprovechamiento del f√≥sforo f√≠tico. Las carbohidrasas son un grupo de enzimas diverso y amplio que act√ļan sobre los polisac√°ridos no amil√°ceos (PNA) o diferentes al almid√≥n, aqu√≠ en este grupo tambi√©n podr√≠amos incluir a las amilasas que act√ļan sobre las cadenas de almid√≥n. El grupo m√°s reciente de uso en la industria son las proteasas, √©stas act√ļan sobre las cadenas pept√≠dicas de la prote√≠na de los ingredientes.

Fitasas

De manera natural los vegetales tienen cantidades de f√≥sforo almacenado en las semillas, √©ste est√° almacenado o ligado a la mol√©cula de mioinositol formando lo que conocemos como fitato o f√≥sforo f√≠tico, mismo que es utilizado para la germinaci√≥n y en consecuencia la preservaci√≥n de la planta en cuesti√≥n. En este punto las semillas cuentan con fitasa vegetal que es la responsable de hacer posible este proceso de germinaci√≥n, solo que esta fitasa vegetal es muy l√°bil y en los procesos de molienda y/o fabricaci√≥n de alimento balanceado se podr√≠a perder pr√°cticamente toda, por lo que no es considerada para desdoblar este fitato. De ah√≠ que cuando se hace uso de fuentes ex√≥genas de fitasa se recurre a las de tipo comercial y aqu√≠ se encuentran de diferentes or√≠genes; f√ļngicas (i.e. Peniophora lycii, Aspergillus niger) o bacterianas (i.e Citrobacter braakii, Escherichia coli, Schizosaccharomyces pombe, etc.) y que √©stas a su vez son reproducidas en otros microorganismos del mismo tipo o inverso, que permita una reproducci√≥n acelerada y su fabricaci√≥n industrial.

Tambi√©n se menciona que, si la actividad enzim√°tica inicia en alguno de los 6 carbonos del fitato como una caracter√≠stica, sin embargo, hoy se habla en la industria de obtener el m√°xima uso del f√≥sforo f√≠tico llegando a ser ya del 100%, lo cual evidencia que no es primordial esta caracter√≠stica para la eficacia de una fitasa. Dentro de las caracter√≠sticas a considerar para el buen funcionamiento de una fitasa est√°n la estabilidad y actividad de la misma en diferentes pH¬īs, y que esto enlace con los pH¬īs intestinales del animal. Cabe mencionar que el uso de una fitasa permite reducir considerablemente el uso de fuentes minerales de f√≥sforo en la dieta y esto repercute en la disminuci√≥n del contaminante f√≥sforo a los mantos fre√°ticos, que fue su principal uso de las fitasas, aunque hoy se utilizan para una mejor nutrici√≥n animal.

Carbohidrasas

Como se mencion√≥, √©ste es un grupo amplio y diverso, con la peculiaridad de que se mantiene la especificidad de acci√≥n y si √©stas son para hidrolizar los PNA¬īs, entonces aqu√≠ hay varias enzimas; Los principales PNA¬īs que se pueden desdoblar por acci√≥n de carbohidrasas est√°n los xilanos y arabinoxilanos (Xilanasas) solubes e insolubles, pectinas y algunos de sus derivados (Pectinasas), betaglucanos (glucanasas), mananos (mananasas), etc. Estos compuestos son sac√°ridos que al utilizarlos como fuente de carbohidratos entonces podr√°n proveer energ√≠a para las aves.

La respuesta esperada var√≠a en funci√≥n de la cantidad y tipo de sustrato, de su complejidad y la eficacia de la enzima entre otros. En el gr√°fico 1 se observa que a mayor cantidad de PNA¬īs, 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 dem√°s componentes del ingrediente no est√°n aislados y est√°n qu√≠micamente unidos, de ah√≠ que por ejemplo tenemos efectos secundarios; esto es que, si la actividad de las carbohidrasas es sobre PNA, adem√°s del efecto energ√©tico, tambi√©n es posible cuantificar liberaci√≥n de amino√°cidos e incluso de algunos minerales.

Una caracter√≠stica de los PNA es la conformaci√≥n de la pared celular en vegetales; esto hace un efecto ‚Äúcaja‚ÄĚ que limita la actividad enzim√°tica end√≥gena del tracto digestivo, de ah√≠ que cuando se agregan carbohidrasas ex√≥genas la respuesta es evidente y se sinergiza la acci√≥n con m√°s de una enzima ex√≥gena, siempre que se est√© por debajo del l√≠mite metab√≥lico dado por la cantidad de sustrato, entre otros.
Proteasas

Las enzimas proteol√≠ticas (o proteasas), son las enzimas que digieren o desdoblan las prote√≠nas a p√©ptidos o sus unidades. Incluyen a las proteasas pancre√°ticas quimotripsina y tripsina. Las proteasas comerciales son de reciente uso y son de acci√≥n ex√≥gena o end√≥gena. La de tipo end√≥geno permiten una hidrolisis desde el interior de los enlaces pept√≠dicos y generan p√©ptidos de menor tama√Īo. 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 as√≠ se est√©n agregando en el alimento, tambi√©n deben ser activas y estables durante las condiciones de este proceso de digesti√≥n y no deben tener un efecto antag√≥nico 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 producci√≥n de las aves es la respuesta de la ingesti√≥n de los nutrientes digestibles que se proveen en la dieta, entonces se tiene que hacer un c√°lculo adecuado de los requerimientos principalmente en funci√≥n de la masa de huevo y de la ganancia diaria de peso. En relaci√≥n a los valores energ√©ticos, √©stos podr√≠an calcularse por algunas de las ecuaciones descritas, como ejemplo las tablas brasile√Īas del Dr. Rostagno, 2007, y si se desea hacer la estimaci√≥n de prote√≠na, de igual forma es viable hacer los c√°lculos 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 √©stas son indicativos de mejora en la digestibilidad de los diferentes nutrimentos, por lo tanto, las matrices no deber√≠an contar con valores totales de nutrientes; si se hace es porque seguramente el nutri√≥logo formula bajo una base de amino√°cidos totales y/o f√≥sforo total (principalmente) y en an√°lisis es com√ļn que el valor est√© por debajo del esperado (equivalente al valor asumido por la enzima en cuesti√≥n).

Sustrato

El hecho de que las enzimas sean espec√≠ficas de cada sustrato, indica que la presencia y cantidad de √©ste, ser√° el valor de la respuesta a esperar en las diferentes dietas, as√≠ de esta forma como se muestra en el cuadro 1, se observa por ejemplo qu√© cereales contienen mayor cantidad de arabinoxilanos, mientras que pasta de soya y canola su mayor cantidad son pectinas; por lo que la l√≥gica indica que una xilanasa es m√°s 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 tambi√©n se encuentran otros sustratos. Ahora bien, si se analiza una dieta con mayor nivel de prote√≠na (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 √ļltimo alimento de postura donde disminuye la cantidad de pastas y aumenta la cantidad de cereales. As√≠ tambi√©n ocurrir√° con una proteasa donde el sustrato es la prote√≠na.

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 cu√°nto se tiene que asumir de incremento en la digestibilidad de los diferentes nutrimentos que son afectados por esta acci√≥n. Se debe recordar que la composici√≥n de los ingredientes son una combinaci√≥n perfecta de los diferentes nutrimentos con todos los polisac√°ridos (incluidos PNA¬īs), factores antinutricionales, minerales y dem√°s, y que el hecho de hidrolizar o romper algunos de √©stos permite acceder a otros compuestos/nutrimentos (efecto secundario); mucho se menciona el efecto jaula o barrera f√≠sica que se tiene en las c√©lulas principalmente vegetales, donde la disposici√≥n de los PNA¬īs es com√ļn encontrar este arreglo de caja o jaula porque ‚Äúencierran‚ÄĚ nutrimentos.

Entonces aqu√≠ el uso de varias enzimas permite que haya un efecto sin√©rgico; de esta forma carbohidrasas rompen estos enlaces entre sac√°ridos y despu√©s proteasas y/o fitasas har√°n mejor su acci√≥n. Tambi√©n se ha observado que la hidrolisis de factores antinutricionales de compuestos proteicos o fitatos por efecto de proteasa y fitasa respectivamente, se favorece la acci√≥n de las otras enzimas adicionadas y del tracto digestivo. En este punto, la opini√≥n es que en la medida que se tengan m√°s enzimas cuya acci√≥n sea sobre alguno de los sustratos descritos y preferentemente sea antes de llegar a intestinos, la respuesta enzim√°tica ser√° contundente y de ah√≠ partir para evaluar y medir los aportes de nutrimentos en esas circunstancias de alimentaci√≥n. Sin duda el uso de cocteles dise√Īados permite el mejor uso de las enzimas y redunda en eficiencia del negocio de producci√≥n 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 l√≠neas, una para hidrolizar los PNA¬īs y disminuir el efecto ‚Äújaula‚ÄĚ, la otra es, y as√≠ lo demostr√≥ Adeola y Bedford (2004), la habilidad que tienen las carbohidrasas de disminuir la viscosidad intestinal inducida por los PNA¬īs, esto considerado por algunos como el principal efecto ben√©fico de las carbohidrasas ya que esto permite disminuir problemas de tr√°nsito r√°pido y facilita la absorci√≥n intestinal y en conjunto se mejora la digestibilidad de la dieta. En situaci√≥n pr√°ctica, las carbohidrasas contribuyen en promedio alrededor de 100 kcal; esto se demostr√≥ 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 energ√≠a 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 combinaci√≥n con carbohidrasas y fitasa comparada con otras enzimas del mercado (Avila et al 2014), o solo investigar la respuesta entre la adici√≥n de enzimas diferentes (Avila et al 2012), y en este √ļltimo trabajo, se observ√≥ 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, as√≠ tambi√©n el costo de kilo producido. En el cuadro 3, se observan estos resultados, donde al analizar toda la informaci√≥n el tratamiento con todas las actividades enzim√°ticas probadas fue el que confiere los mejores resultados productivos y econ√≥micos.

Otros puntos a considerar

Características fisicoquímicas

Desde el punto de vista bioqu√≠mico, cuando est√°n presentes la enzima y el sustrato en las condiciones propicias, siempre habr√° una respuesta y si son el mismo sustrato con un mismo grupo de enzima, entonces la respuesta deber√° ser la misma en la misma direcci√≥n 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 podr√≠an existir; tama√Īo de part√≠cula, part√≠culas por dosis, estabilidad y actividad de la enzima, etc. Revisando esto, el primer punto a considerar es la electrost√°tica que podr√≠a haber en los productos comerciales, esto perjudica o favorece el mezclado. Despu√©s el tama√Īo de part√≠cula; tiene la finalidad de la distribuci√≥n y homogeneidad en la premezcla y el alimento, si el tama√Īo de part√≠cula es peque√Īo, permite que haya m√°s part√≠culas por kilo de alimento, aqu√≠ la importancia est√° por el consumo de alimento sobretodo en aves j√≥venes y se tiene que asegurar que exista la enzima en esa ingesti√≥n diaria, la otra forma de compensarlo es agregar una dosis m√°s alta de enzima, sin duda una medida de control es cuantificar la cantidad de enzima al final de la fabricaci√≥n del alimento sobre todo si se hace un proceso t√©rmico. El siguiente punto es que activa y estable es la enzima durante el proceso de digesti√≥n y aqu√≠ la forma en que se percibe en campo es con desempe√Īo 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 l√≠neas de investigaci√≥n est√°n encaminadas a observar las respuestas de dos o m√°s enzimas en la dieta. Si las enzimas fueran consideradas solo por sus efectos directos o primarios, entonces la forma de uso ser√≠a de forma aditiva, sin embargo, la pr√°ctica es considerar los efectos secundarios en la matriz, por lo que todas las enzimas dan energ√≠a, amino√°cidos y minerales y todas act√ļan sobre sustrato diferente, solo que √©stos como se mencion√≥ est√°n 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 combinaci√≥n de enzimas. La sinergia que se da entre enzimas es facilitar la acci√≥n de las otras y el ejemplo m√°s 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 producci√≥n sin afectar la parte del desempe√Īo 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

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Artículo publicado en Los Avicultores y su Entorno

Source: bmeditores.mx

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