Uso de enzimas en la alimentaci贸n animal

禄Un Proceso de Innovaci贸n

Dr. Joaquim Brufau
Dtor. Centro IRTA
Mas Bov茅
www.nutricionanimal.com

Este art铆culo aunque fue escrito en 2014 la tendencia en el uso de las enzimas es claramente como lo comenta el autor, por tal situaci贸n y con la anuencia del mismo, les ofrecemos esta valiosa informaci贸n que consideramos de calidad y de actualidad.

Historia y valor econ贸mico de las enzimas

Los procesos reactivos en los organismos vivos son catalizados por prote铆nas llamadas enzimas.

Desde el inicio de la historia, la humanidad ha utilizado las enzimas o fermentos.

Las enzimas han sido las responsables de las fermentaciones biocatal铆ticas en los procesos de producci贸n del vino, queso, cerveza, pan, etc. El descubrimiento de c贸mo los microorganismos toman parte en la producci贸n de las enzimas se produjo hace m谩s de doscientos a帽os y, finalmente, fue descrito cient铆ficamente por Luis Pasteur en el siglo XIX.

El uso industrial de las enzimas en el sector alimentario tuvo lugar en la d茅cada de 1930, en su aplicaci贸n en la producci贸n de quesos y la producci贸n de zumos de fruta. El gran desarrollo fue en los a帽os 60 en la industria de los almidones; este sector pas贸 a ser el segundo en importancia econ贸mica tras la aplicaci贸n enzim谩tica en el mundo de los detergentes y del textil.

Las enzimas en la alimentaci贸n animal inician su uso en los a帽os 80. Los pa铆ses pioneros fueron los Escandinavos, Gran Breta帽a, Canad谩 y, de forma muy particular, Republica Dominicana. El primer sector alimentario que reaccion贸 de forma espectacular fue la avicultura.

En este 谩mbito la aplicaci贸n de enzimas pas贸 a ser total en la producci贸n de pollos de carne en los a帽os 90. La avicultura ligada a zonas de producci贸n de cereales con alto contenido de polisac谩ridos no almid贸n, componentes de dif铆cil digesti贸n por parte de las enzimas propias de los pollos, fue la m谩s receptiva al uso de enzimas con alta capacidad de hidr贸lisis de estos componentes a nivel digestivo.

El grupo de nutrici贸n del IRTA fue pionero a nivel nacional e internacional en la valoraci贸n de la funcionalidad fisiol贸gica, productiva, balance energ茅tico y determinaci贸n de la estabilidad de las enzimas en funci贸n de los procesos tecnol贸gicos realizados en la fabricaci贸n de piensos.

Seg煤n datos del sector (www.marketsandmarkets.com/FeedEnzymes), el valor econ贸mico de la producci贸n industrial de enzimas para el a帽o 2017 alcanzar谩 los siete mil millones de d贸lares, siendo los principales sectores de aplicaci贸n los detergentes, textil, almid贸n, panificaci贸n, alimentaci贸n animal y cervecer铆a. El crecimiento de la demanda en los 煤ltimos a帽os ha sido del 6% anual.

El valor previsto del comercio de enzimas para la alimentaci贸n animal para el a帽o 2014 fue de 900 millones de d贸lares y, en la actualidad, el volumen de aplicaci贸n enzim谩tica en porcino ha superado a la avicultura.

Existe una previsi贸n de crecimiento de la aplicaci贸n enzim谩tica para acuicultura con un crecimiento entre el 2014 y 2019 del 6%. En rumiantes tambi茅n se espera una tendencia de crecimiento similar para el mismo periodo. Para el a帽o 2019, el valor de mercado de enzimas para la producci贸n animal alcanzar谩 los 1280 millones de d贸lares, con una tasa de crecimiento del 7,6% para el periodo entre 2014-2019.

La producci贸n enzim谩tica

La mayor铆a de las enzimas son producidas por fermentaci贸n mediante cultivos industriales de microorganismos.
Sin embargo, existen enzimas extra铆das de tejidos animales o plantas. El proceso de producci贸n enzim谩tica actual requiere los siguientes pasos:

鈥 selecci贸n de la enzima
鈥 selecci贸n de la cepa productora
鈥 construcci贸n de una cepa productora por ingenier铆a gen茅tica
鈥 optimizaci贸n del medio de cultivo
鈥 optimizaci贸n de los procesos de recuperaci贸n y purificaci贸n
鈥 y formulaci贸n de un producto final estable.

Los criterios selectivos de una enzima industrial deben de ser altamente espec铆ficos en funci贸n de la reacci贸n a que se encuentra asociada.

Por tanto, el pH, temperatura 贸ptima, estabilidad, presencia de efectos inhibidores y afinidad para el substrato, son esenciales. En el caso de la alimentaci贸n animal, deben de ser termoresistentes para sobrevivir a las condiciones de fabricaci贸n de piensos y ser de m谩xima eficacia bajo las condiciones digestivas del animal de destino.

Cepas microbiol贸gicas productoras de enzimas

Al seleccionar las cepas productoras, se ha considerado la simplicidad en el proceso de extracci贸n y purificaci贸n como un elemento relevante. Las cepas productoras han de tener la certificaci贸n GRAS (Generally Recognized as Safe) en USA y la QPS (Qualified Presumption of Safety) en Europa. Deben de ser seguras tanto para el animal, como para el consumidor y el medio ambiente.

Los organismos seleccionados deben de ser capaces de producir un alto volumen de enzima y que 茅ste alcance niveles de 50 gramos por litro de prote铆na extracelular.

La mayor铆a de los cultivos industriales son de origen f煤ngico y bacteriano.

La mayor铆a de los enzimas son producidos mediante hongos como Aspergillus, Trichoderma, Penicillium o bien, mediante bacterias como Streptomyces, Bacillus Subtilis o Bacillus licheniformis. En la actualidad, los procesos de producci贸n est谩n basados en la utilizaci贸n de microorganismos modificados gen茅ticamente.

Con esta metodolog铆a se ha incrementado la capacidad productiva de la propia unidad de fermentaci贸n y as铆 se evitan actividades indeseables.

Uso de enzimas y su regulaci贸n en Europa

Las enzimas en la Uni贸n Europea est谩n autorizadas desde 1993, mediante la directiva 93/114/EC, y m谩s recientemente, bajo la nueva directiva sobre aditivos para piensos EC/ 1831/2003.

Como clasificaci贸n funcional son considerados como aditivos zoot茅cnicos, y en el subgrupo, mejoradores de la digestibilidad o bien mejoradores medio ambientales.

Como mejoradores de la digestibilidad contamos con las enzimas con capacidad para hidrolizar los polisac谩ridos no almid贸n presentes en los cereales, tales como 脽-glucanasas, xilanasas, arabinoxilanasas, celulasas, etc.

En el caso de las fitasas, enzimas con capacidad para hidrolizar el f贸sforo f铆tico presente en los cereales, se pueden considerar tanto dentro del grupo de mejoradores de la digestibilidad, como en el subgrupo funcional de mejoradores del medio ambiente.

Hoy tambi茅n contamos con proteasas mejoradoras de la disponibilidad general de la dieta.

Actualmente en la Uni贸n Europea est谩n autorizadas m谩s de 60 preparaciones enzim谩ticas bajo la regulaci贸n indicada anteriormente.

Recientes innovaciones asociadas a las enzimas en alimentaci贸n

La aplicaci贸n de las enzimas en la producci贸n av铆cola y porcina ha permitido mejorar la disponibilidad nutricional de los piensos de forma muy remarcable.

Hoy podemos indicar que, en general, la incorporaci贸n de las enzimas puede mejorar la productividad ganadera con ratios econ贸micos muy aceptables.

Los pollos de carne pueden ser alimentados con dietas sin aporte de ma铆z. La inclusi贸n de cereales que aportan alta viscosidad (cebada, centeno, trigo) son utilizados sin consecuencias negativas. Tanto cerdos como aves pueden reducir la inclusi贸n de f贸sforo inorg谩nico en las dietas y mantener los par谩metros productivos, utilizando fitasas apropiadas.

La innovaci贸n actual y el futuro de la aplicaci贸n de las enzimas pasa por la valoraci贸n de los efectos de las enzimas sobre la flora intestinal. De este modo, se debe de comprobar si los efectos sin茅rgicos entre la composici贸n de la dieta y la acci贸n enzim谩tica pueden permitir una mejora sobre el desarrollo del intestino y, con ello, una mejor integridad de los mecanismos de respuesta del sistema barrera presente en el tracto intestinal.

Hay que recordar que el futuro de la producci贸n animal intensiva pasa por una reducci贸n del uso de antibi贸ticos, o bien, por un uso responsable de los mismos. Esta situaci贸n provoca un reto importante o un compromiso para el bienestar animal. En consecuencia, todo beneficio aportado por la aplicaci贸n de enzimas, como es la reducci贸n del consumo de agua en aves o el incremento de la disponibilidad de f贸sforo f铆tico por parte de la fitasa, conlleva mejoras en las condiciones del bienestar animal, como tambi茅n son la reducci贸n de pododermatitis en pollos, o bien, las mejoras en la estructura del desarrollo esquel茅tico en animales con alta capacidad de crecimiento.

Para ir m谩s lejos

Una muestra de los avances sobre el conocimiento funcional de las enzimas en la alimentaci贸n de monog谩stricos es la aportada por los trabajos presentados en este monogr谩fico de enzimas de nutriNews.

禄 鈥淐omparaci贸n de productos mono & multi-enzim谩ticos. Un desaf铆o禄 se plantea si la respuesta de los enzimas-NSP puede ser mejor con mono & multienzim谩ticos, y se presentan datos muy interesantes y de gran debate dado que la influencia del substrato (composici贸n de la dieta) puede afectar el resultado de la aplicaci贸n enzim谩tica, demostrando que el efecto de la estructura soluble de los polisac谩ridos es muy importante y puede afectar a la respuesta de las enzimas.

禄 鈥淟as carbohidrolasas mejoran el valor nutricional de la harina de soja鈥, se estudia c贸mo la aplicaci贸n de un multi-enzima puede mejorar el valor nutricional de la harina de soja, y los datos in vitro muestran c贸mo la degradaci贸n de los polisac谩ridos no almid贸n de la soja es mejorada en condiciones de incubaci贸n mim茅ticas a las del digestivo del pollo.

禄 鈥淓l uso de enzimas espec铆ficas para maximizar la liberaci贸n de EB de la harina de soja鈥 estudia c贸mo se puede incrementar el valor de la energ铆a disponible de la soja. En este caso, la valoraci贸n se efect煤a mediante la aplicaci贸n de una enzima con actividad para hidrolizar los compuestos galact贸sidos presentes en la harina de soja.

禄 y 鈥淓l concepto enzim谩tico en los PNA para optimizar el rendimiento y la formulaci贸n en los piensos鈥 en el que se detallan las ventajas productivas a la hora de formular un pienso con un complejo enzim谩tico con acci贸n sobre los PNA de la dieta de cerdos y pollos.

Source: bmeditores.mx

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