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Facultad de zootecnia


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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIHUAHUA

FACULTAD DE ZOOTECNIA

UTILIZACIÓN DE ENZIMAS EXOGENAS EN AVES Y PORCINOS

FEDERICO SALAVADOR Y FERNANDO SOLORIO


INTRODUCCIÓN

Los sistemas modernos de producción pecuaria son obligados a buscar una mejora constante en la eficiencia productiva y en la relación costo – beneficio, además de la protección del medio ambiente, son estos de los factores más importantes en los sistemas actuales de producción, para mantenerse en el mercado. Estas características se relacionan directamente, entre otras cosas, con la composición química del alimento. (Cervantes, 2000).

Si bien los elevados precios internacionales alcanzados por los granos forrajeros y oleaginosos podrían mostrar algunas fluctuaciones, se estima que en el futuro sus valores seguirán siendo altos. Esta situación genera un efecto muy significativo en los costos de alimentación de las diferentes especies animales y motiva a los nutricionistas a buscar, con mayor empeño, alternativas que permitan mejorar la eficiencia en el uso de las raciones (Wyatt y Graham, 1996).

Algunas áreas especificas de producción han aportado mejoras en relación con el manejo de los animales como la genética, reproducción, programas de prevención y salud, por mencionar algunos. Sin embargo, existen áreas donde la introducción de tecnología resulta un poco más complicado. Esto obedece principalmente a los costos que esto genera. Siendo la alimentación la fracción más cara de la producción y debido a la presión para lograr una producción de calidad con el más bajo costo posible, se dificulta la implementación de alguna tecnología nutricional (Díaz, 2002).


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En la actualidad los países europeos formulan en la mayoría de las especies con un producto enzimático incluido. En México no se acaba de establecer una cultura del uso de estos productos. Tal vez, la situación los obligó a desarrollar esta tecnología. Sin embargo, en años recientes nuestras dietas habían sido sobreestimadas por el hecho de contener granos como maíz y sorgo principalmente. Estos, obviamente no presentan los problemas de viscosidad intestinal por presencia de altas cantidad des de fibra que presentan cereales como el trigo y la cebada, pero no están exentos totalmente de estos problemas.


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El objetivo de esta revisión consiste en presentar una descripción detallada de los factores que limitan la digestión de los nutrientes y el efecto de adicional enzimas exógenas en la dieta para aves y cerdos.



REVISIÓN DE LITERATURA


Generalidades

Las enzimas son compuestos orgánicos, de origen proteínico, que actúan como catalizadores biológicos de los procesos digestivos y metabólicos. Estos incluyen todas las reacciones de síntesis y digestión – degradación que ocurren en el animal, convirtiendo a las enzimas en el motor que mueve la actividad de todas las células del organismo controlando así, todas las funciones de mantenimiento, crecimiento y reproducción de los animales. Las enzimas se caracterizan por su marcada especificidad debido a que existe una forma de enzima particular para cada tipo de sustrato. Esto ayuda para ejercer efectos específicos sobre la digestibilidad de algún nutriente en particular (proteasas, peptidasas, carbohidrasas y lipasas), sin afectar al reto. Logrando una digestión eficaz y completa, mejorando substancialmente la absorción de nutrientes. Al facilitarle al animal la digestión del alimento mediante el efecto hidrolítico que tienen las enzimas, mejora la biodisponibilidad y la absorción en el tracto digestivo del alimento, resultando en un ahorro de energía que se refleja en una mejor conversión y ganancia de peso; con el consiguiente impacto favorable en los costos.



  • Las proteasas.- efectúan la hidrólisis, en endo y exopeptidasas.

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    as endopeptidasas (proteasas tripsina, quimiotripsina y elastasa).- rompen los enlaces internos de las moléculas de proteínas produciendo fragmentos de proteína (péptidos). Este grupo de enzimas posee especificidad por residuos de aminoácidos, rompiendo los enlaces covalentes en los sitios donde se encuentran sus aminoácidos preferidos (Gardner, 1984).

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    as exopeptidasas liberan uno a uno los aminoácidos de los fragmentos de proteínas resultantes de la acción de las endopeptidasas. Así, la digestión de las proteínas en el intestino delgado del animal se efectúa en forma secuencial y simultánea.

  • La Fitasa a su vez va a potenciar la asimilación del calcio y el fósforo (Gray, 1990).


El páncreas y la pared intestinal son los sitios donde se producen todas las enzimas digestivas. Las proteasas pancreáticas se secretan en el lumen intestinal en forma de proenzimas como precursores inactivos de sus respectivas enzimas, los cuales son activados por una enteroquinasa intestinal y por la tripsina, una vez que es activada. Las aminopeptidasas intestinales son liberadas en forma activa; su producción y actividad catalítica depende de varios factores, entre los que destaca el procesamiento de la dieta, composición de la misma, y el contenido de factores antinutricionales. La actividad de todas las enzimas digestivas es dependiente de la concentración del sustrato, la temperatura, el pH del medio; la temperatura en el lumen intestinal es constante, mientras que la concentración de sustrato y el pH son variables y dependen, a su vez, del tipo y cantidad de alimento consumido (Williams et al., 1989).
Principales Compuestos Antinutricionales Presentes en diversos Ingredientes Proteicos

Diversos ingredientes utilizados en la elaboración de las dietas para aves y cerdos contienen compuestos que inhiben la actividad de algunas enzimas digestivas o impiden el acceso de estas a los sustratos, afectando la digestibilidad de los nutrientes. Entre estos, se encuentra. Entre estos, se encuentran la soya integral, pasta de nabo, harinolina, y los granos y cereales. La pasta de soya contiene compuestos químicos denominados inhibidores de tripsina (IT); la pasta de nabo a los glucosinolatos, la harinolina al gosipol, y los granos (maíz, trigo, cebada y sorgo) contienen sale de ácido fítico (fitatos) combinados con algunos minerales (fósforo, fierro, zinc, etc) y carbohidratos no almidonados (xilanos y glucanos). Los inhibidores de tripsina inactivan a la tripsina y quimiotripsina al formar complejos con estas enzimas, mientras que los glucosinolatos y el gosipol tienen efectos tóxicos en el animal. Por su parte, los fitatos, xilanos y glucanos, aunque no inhiben la acción de ninguna enzima ni son tóxicos, si impiden la digestión de proteína, y energía, principalmente (Cromwell et al., 1995; y Yi et al., 1996).


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Viscosidad de la Digesta en Aves y Cerdos

La variación en la viscosidad en los cereales es variable. En dietas que contienen grandes cantidades de granos como Maíz y Sorgo principalmente, no presentan problemas de viscosidad intestinal en cerdos por presencia de altas cantidades de fibra que presentan cereales como el trigo y la cebada, pero no están exentos totalmente de esos problemas.

La presencia de fibra ejerce un papel negativo en cuanto a la digestibilidad de almidón, además su capacidad para atraer agua genera un flujo de nutrientes hacia la zona donde sólo son aprovechado por las bacterias colonizadoras del intestino.

No importando el tipo de cereal que se hable, el problema radica en la gran cantidad de almidón que se pierde cuando los granos, aun los excelentes procesados, llegan a la parte terminal del intestino sin haber sido digeridos adecuadamente por el animal. Este material es utilizado a este nivel por bacterias residentes en tracto digestivo, pero sin aportar ningún beneficio al cerdo, por lo que debe ser considerado como una perdida económica (Díaz, 2002).


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La eficiencia de la absorción de calcio en aves puede ser cada vez menor después de las 40 semanas de dad. Además, el aumento en el tamaño del huevo aumenta el calcio requerido para un cascaron más fuerte y resistente, por lo que es necesaria una mayor ingesta (Bernardi, 2000).

Si bien es cierto que las aves son capaces de producir ciertas enzimas digestivas, como las amilasas para digerir el almidón y las proteasas para digerir las proteínas, no producen las enzimas necesarias para digerir la fibra presente en los piensos. La fibra dificulta la digestión, impidiendo a las enzimas digestivas del animal llegar a los nutrientes del pienso. Además, las fibras presentes en cereales como el trigo, la cebada, la avena y el centeno aumentan la viscosidad de la digesta, lo que redunda en una reducción del consumo del pienso, una disminución de digestión de nutrientes y un exceso de proliferación microbiana. Todos estos factores pueden mermar el rendimiento del ave (Bedford, 1996).


Potencial Enzimático

Rara vez se cumple el potencial de la complementación enzimática, ya que la mayoría de los expertos en nutrición complementan las raciones con enzimas debido a su capacidad de reducir la viscosidad y los problemas de camas húmedas. Solo se puede realizar el potencial de una enzima cuando una dieta es ligeramente subóptima en términos de densidad de nutrientes y es elevada a los niveles requeridos mediante la adición de enzimas que optimizan la digestión de los nutrientes (Bedford, 1996)

La optimización del valor nutritivo de un pienso que resulta de la complementación enzimática se debe, en parte, a una digestión más eficaz del almidón y la proteína presentes en el endospermo del grano. No obstante, esta optimización realiza la digestibilidad de todos los ingredientes de la dieta, y no solo de los de la fracción cereal, por lo que la contribución relativa varía en función de la formulación de la dieta (Keshavarz, 1999).


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Producción de Enzimas Exógenas

La producción de enzimas extracelulares se hace de manera exitosa utilizando hongos filamentosos, tales como los de genero Aspergillus (Connely, 1992). De acuerdo con Barbergaard (1977), existen ciertas cepas de Aspergillus capaces de producir cantidades de hasta algunos gramos por litro de estas proteínas. También, este genero de hongos es capaz de desarrollar de manera correcta modificaciones postraslacionales de proteínas eucarióticas, además de que muchas cepas de Aspergillus son clasificadas como GRAS (generalmente reconocidas como seguras). La tecnología para fermentación a larga escala por Aspergillus y el procesamiento posterior de las proteínas a sido bien establecida. El significado real de las excelentes características secretorias del Aspergillus, es que las proteínas producidas por este organismo pueden ser purificadas del medio de cultivo, y aí, ser incluidas en el alimento de los animales.



Importancia del Uso de Enzimas


La aplicación de enzimas en alimentos para animales se hace con la finalidad de: a) Remover o destruir factores antinutritivos en raciones para no rumiantes; b) Mejorar la digestibilidad total de la dieta. La baja digestibilidad de lagunas materias primas es por lo regular el resultado de la falta de enzimas endógenas del animal para extraer los nutrientes de los complejos dentro del ingrediente alimenticio; c) Aumentar la digestibilidad de polisacáridos no aminolíticos. De manera general, los no rumiantes carecen de la capacidad endógena para hidrolizar los carbohidratos de este tipo por lo que cuando se adicionan las enzimas necesarias los componentes monosacáridos producto de su hidrólisis, se pueden absorber y utilizar; d) Complementar la adición de las enzimas endógenas producidas por el animal. En cerdos y aves jóvenes cuando el sistema enzimático aún no se desarrolla completamente, hay deficiencia de algunas enzimas; e) Liberan algunos de los nutrientes atrapados, como azucares simples y lisina; f) para reducir el impacto contaminante de las heces de los animales en el ambiente. El contenido de fosfatos en las heces de algunos animales tiene un potencial muy elevado como contaminantes (Carey, 1998).


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En la ultima década las enzimas se han establecido como un aditivo estándar en la industria de la alimentación animal. El uso de las enzimas exógenas en el alimento de los animales aumenta la utilización de todos los constituyentes del alimento y hace posible el uso de ingredientes de menor calidad (Cortés et al., 2002). Esto por supuesto, se traduce en costos menores de alimentos y utilidades más altas. Esto es necesario no solamente por motivos de control internos de calidad sino además de seguridad hacía el cliente de que esta recibiendo lo que se le ofrece al precio adecuado (Spring et al., 1999).


Uso de Enzimas en las Dietas Para Aves

El uso de enzimas en alimentos para aves se ha enfocado predominantemente a la hidrólisis de la fibra o de la fracción de polisacáridos no aminolíticos (B – glucanos y arabinoxylanos) de los granos de cereales, los cuales no pueden ser digeridos por las enzimas endógenas de las aves.

Williams (1997) señala que las enzimas son empleadas con el propósito de suplementar el suministro de enzimas endógenas y mejorar la capacidad digestiva. Sin embargo, una consideración muy importante para seleccionar el tipo de enzimas y emplearla en los alimentos de los animales es la naturaleza de los sustratos donde estas trabajaran, ya que los principales componentes de los granos de cereales son el almidón, proteínas, grasas, polisacáridos no – almidón, hemicelulosas y pentosas. Estos componentes cuando son digeridos completamente, constituyen una fuente esencial de nutrientes, sin embargo, cuando son parcialmente digeridos, estos podría constituir problemas específicos, tales como una utilización pobre de nutrientes y la presencia de camas húmedas (Avila, 2002).


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Enzimas Proteolíticas en la Dieta de los Cerdos

La información disponible relacionada con este concepto es muy limitada. En una prueba de digestión, la digestibilidad ideal de aminoácidos se incremento con la adición de una proteasa fungal (Cervantes et al., 1999). Sin embargo, la adición de la misma enzima a dietas con base en sorgo - o trigo - pasta de soya no tuvo ningún efecto significativo sobre la ganancia de peso y conversión alimenticia. La falta de respuesta se atribuye al hecho de que todas las dietas fueron formuladas para contener más del 100% de lisina, primer aminoácido limitante. Considerando que la contaminación nitrogenada del agua y suelos por desechos porcícolas es de las más impactantes, es necesario intensificar el diseño de enzimas que ayuden a mejorar la utilización de la proteína de la dieta, principalmente a través de proteasas que complementen la actividad de las enzimas propias del animal.


Fitasas en la Dietas de los Cerdos

El fósforo es un elemento esencial para el crecimiento, desarrollo y reproducción de los animales, puesto que prácticamente no hay reacción química en la célula, sin que intervenga, directa o indirectamente, este mineral. El fósforo participa en la formación de huesos, la generación de energía, la formación de material genético que se hereda de una a otra célula y organismos, la formación de músculo a través de la síntesis de proteína, la síntesis de grasa, etc. Por lo tanto, todos los animales deben consumir cantidades adecuadas de este mineral.


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El fósforo contenido en ingredientes típicos de la dieta de los cerdos (pasta de soya y cereales) se encuentra principalmente en forma de fitatos (hexafosfato éster y de mio-inositol). Aunque es relativamente abundante, su disponibilidad es muy baja debido a que el animal no produce ninguna enzima que rompa los enlaces P-fitato. De acuerdo con Cromwell (1991), el P es disponible en apenas 10 a 15 % en maíz y sorgo, 25 a 30% en pasta de soya, y alrededor de 50% en trigo. Adicionalmente, a los fitatos se les considera como factores antinutricionales debido a que forman quelatos con otros minerales esenciales como el Ca, Zn, Mg, Fe y pueden reaccionar también con proteínas, disminuyendo la disponibilidad de proteína y aminoácidos.

La utilización de fitasas ha sido muy intensa durante los últimos años. Esta enzima hidroliza la molécula de fitato y, de esta manera, libera al fósforo ligado a esta (Jongbloed et al., 1992).



CONCLUSIONES

Las enzimas como aditivos en la alimentación animal, tendrán cada vez mayor impacto en la producción. La tendencia a utilizar enzimas incrementará el desarrollo de nuevos complejos enzimáticos a bajo costo y técnicas más desarrolladas para su empleo. Su uso no solamente mejorará la eficiencia de los ingredientes convencionales sino también permitirá el empleo de ingredientes no convencionales, resulta en una mejoría del comportamiento productivo de los animales. También mediante su utilización, re reducirá el empleo de antibióticos como aditivos y se reducirá la contaminación del medio ambiente. En resumen la magnitud de respuesta depende del tipo de enzima, las características de la dieta, la edad - etapa productiva de los animales, de tal manera, que esto tendrá un impacto económico en la producción animal.


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ITERATURA CITADA

Ávila G.E. 2002. Utilización práctica de enzimas como aditivos para aves. Los avicultores y su entorno. BM Editores S.A. de C.V. México. (5) 39:40-43.


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Carey, J.B. 1998. Factores que influyen en la calidad del cascarón. Tecnología Avipecuaria en Latinoamérica. Publicaciones de Midia Relaciones S.A. de C.V. 11:127.
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