Las Enzimas Proteasas y su Uso en Avicultura

Leila Aguilera, MV
Product Manager Latinoamérica
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Introducción

Por casi 30 años se han venido usando enzimas en nutricional animal, principalmente para la optimización en el aporte de fósforo y mejorar la energía metabolizable proveniente de cereales conocidos como viscosos.

Estos cereales son ricos en polisacáridos no amiláceos (conocidos también como NSP por sus siglas en inglés) en su forma soluble, los cuales tiene un efecto antinutricional al incrementar la viscosidad del contenido intestinal, reduciendo la absorción de nutrientes de la dieta y reduciendo la velocidad de tránsito digestivo.

Las principales fuentes de estos NSP solubles son cereales como el trigo, cebada, avena, centeno y tritical. Otras enzimas como las fitasas, proteasas y las α- amilasas ha sido también utilizadas para mejorar la digestión del fósforo, la proteína y del almidón en monogástricos, respectivamente.

Su Utilización

En los últimos años, el constante aumento de los precios de las materias primas como el maíz, la soya, el fósforo y los aminoácidos, hace necesaria la optimización de las fórmulas para lograr obtener la mayor cantidad posible de nutrientes de los componentes de la dieta. Para este fin, se han estudiado de manera extensiva las enzimas que ayudan en el aporte energético como las xilanasas, β 1- 4 glucanasas, mananasas y amilasas, con diferentes respuestas y limitaciones en dietas a base de maíz y soya.

Diferentes experimentos como los reportados por Zanella et al. 1999, y Yu et al. 2007, han demostrado que aves alimentadas con dietas a base de maíz y soya, reducidas en energía y proteína, suplementadas con enzimas xilanasas, proteasas y fitasas, logran recuperar el rendimiento obtenido en la dieta control.

Gráfica 1. Resultados de la suplementación de una enzima proteasa específica, en dietas con el 95% y 92% de los niveles en Lisina digestible y proteína cruda en pollos Cobb a los 42 días.

Los Desafíos

La alta variación en la calidad del maíz y el contenido de factores antinutricionales de la soya que no son desnaturalizados en su totalidad por los tratamientos térmicos, afectan el rendimiento en las producciones avícolas y porcinas (Hansen, 2003).

Para analizar la efectividad de una enzima proteasa es necesario tener en cuenta diferentes variables como los estudios previos hechos in vivo. Normalmente los estudios in vitro están privilegiando las condiciones para las enzimas exógenas y no reflejan la realidad que se presenta a nivel digestivo en los animales, como el efecto del pH y la presencia de otras enzimas.

Cuando se usa una enzima proteasa pura probada in vivo, se obtiene el efecto que se desea. Diferente es el caso de los productos obtenidos a partir de una fermentación de microorganismos que producen muchas actividades enzimáticas, entre éstas una proteasa. Es posible que en este caso no se observe respuesta alguna debido a que no se conoce bien la actividad de las enzimas y su aporte en la dieta por sus múltiples contaminantes. En muchos casos, la actividad de las proteasas son actividades secundarias ofrecidas en algunos productos, siendo una acción reducida frente a las enzimas proteasas puras.

Otro factor importante que se debe analizar, es la acción de las proteasas sobre diferentes tipos de materias primas. Si bien se reconocen al maíz y la soya como los principales componentes de las dietas para nutrición animal, según las condiciones regionales, pueden haber aportes importantes de otras fuentes de materia prima como por ejemplo, los subproductos de origen animal. Es importante verificar el tipo de actividades enzimáticas que ofrece un producto, y en general es preferible escoger productos que ofrezcan una acción en todo tipo de fuentes de proteína, tanto de origen animal como vegetal, y además hidrolicen tanto proteínas como péptidos, para obtener péptidos más pequeños y aminoácidos como resultado de su acción para facilitar su absorción.

Gráfica 2. Resultados de la suplementación de una enzima proteasa específica, en dietas con la matriz de formulación y usada “On Top” con el 95% de los niveles de proteína cruda en pollos Cobb a los 42 días.

Correlación in vivo

Gráfica 3. Efecto de la adición de una proteasa específica en una dieta de ponedoras, reducida en un 5% en proteína y aminoácidos, y 25 kcal de energía, sobre la masa de huevo.

A nivel fisiológico, es deseable que puedan tener una acción similar a la de las enzimas endógenas en el caso de que éstas no sean producidas en cantidades suficientes, como en los animales jóvenes cuando su sistema digestivo no está completamente maduro, cuando sean inactivadas por factores antinutricionales presentes en la dieta o se altera su producción por factores de estrés. Además, deben complementar su acción para poder acceder a nutrientes que no estarían disponibles con las enzimas endógenas únicamente.

La estabilidad a los procesos de fabricación de alimentos es un punto crítico para el análisis de una enzima, pero los análisis in vitro no muestran una visión global de la realidad que se presenta in vivo.

Es por esto que es preferible correlacionar el aporte económico frente al beneficio en rendimiento productivo que representa su utilización. Es siempre preferible una demonstración in vivo de la estabilidad y de la eficiencia de una enzima que los análisis in vitro, pues éstos normalmente no reflejan la realidad de lo que sucede en el organismo del animal. Como lo reportaron Gauthier et al. (2012), la suplementación de una proteasa específica para avicultura, puede proveer una mejora hasta del 5% en lisina digestible y proteína cruda adicional en dietas comerciales estándar, lo que permite una reducción importante en el costo del alimento.
En esta prueba se disminuyeron los niveles de Lisina digestible en un 5% (CTRL 95%) y 8% (CTRL 92%) en las dietas de machos Cobb 500 hasta los 42 días, con fórmulas típicas comerciales basadas en maíz y soya peletizadas, que contenía una fitasa y una β-mananasa.

Las reducciones de los niveles de proteína y aminoácidos en las dietas deben ser determinadas dependiendo de los niveles nutricionales de base. Idealmente, se deben probar los límites de la proteasa en las condiciones específicas de producción de cada empresa (formulación, manejo, etc.), pues es posible que una reducción de los niveles en una formula sea suficientemente compensada en producción, pero esta misma reducción puede ser demasiado alta en una dieta que tiene una proteína de base inferior.

Métodos de Uso

El uso de la proteasa debe adaptarse a los niveles de formulación de las dietas y la calidad de las materias primas utilizadas, es por esto que las empresas comercializadoras de enzimas desarrollan una guía de formulación, para valorar una aporte nutricional extra obtenido por la acción de la enzima, en donde su valor y resultados van a depender de las materias primas contenidas en la fórmula y los objetivos de la empresa productora.

Lumpkins et al. (2014), reportaron que el uso de una enzima proteasa específica formulada con su matriz de inclusión en una dieta regular o usada “On Top” en una dieta con el 95% de los niveles de proteína de la dieta base, mejoró el desempeño productivo de pollos Cobb con dietas basadas en maíz y soya peletizadas, que contenían una fitasa.

En gallinas ponedoras, si bien sus niveles de proteína son más bajos que en pollos de engorda, los efectos también se ven de manera importante en la estabilización de la producción cuando se enfrentan factores de estrés o variaciones en el alimento. En una prueba adelantada en el Centro de Investigación de Jefo en el 2012, se reportó una mejora en el porcentaje de postura y peso de huevo en gallinas Lohmann de 38 semanas, alimentadas con una dieta con el 95% de los niveles de proteína y aminoácidos, y con una reducción de 25 Kcal.

Conclusión

Por el efecto sobre los factores antinutricionales, el incremento en la solubilidad de las materias primas y la mejora en la digestibilidad de la proteína, las proteasas permiten un ahorro substancial de los costos de produc- ción, sea directamente sobre el alimento, por kilogramos de pollo producido o por la mejora en la masa de huevo, según sea la producción.

Es necesario tener una gran base de datos de pruebas in vivo para lograr tener un conocimiento de las enzimas, ninguna enzima produce un 100% de efectos positivos en todos los casos, pues hay un gran número de factores que intervienen en el momento de una prueba in vivo, y por esto se deben controlar la mayor parte de las variables posibles al momento de definir los protocolos.

LITERATURA

1. Hanssen, O.K., (2003). “Soya is no soya”: (soya proteins for feed products). Feed International. 23 (9):14-18.
2. Gauthier, R., Lumpkins, B., Mathis G., (2012). Evaluation of Jefo Protease supplemented in a broiler diet with decreased levels of digestible lysine and crude protein. WPC2012 – Salvador – Bahia – Brazil • 5 – 9 August.
3. Lumpkins, B., Mathis, G., Gauthier, R., Lahaye, L., (2014). Perfor- mance Evaluation of Broilers Fed Poultrygrow 250TM (a protea- se enzyme) In a Standard Commercial Grade or Reduced Density Diet. T110, p34, IPSF, Atlanta, USA January 27-28.
4. Yu, B., Wu S.T., Liu C.C., Gauthier R. and Chiou W.S. (2007). Effects of enzyme inclusion in a maize-soybean diet on broiler performance. Animal Feed Science and Techno- logy. 134:283-294.
5. Zanella, I., Sakomura, N.K., Silversides, F.G., Figueiredo, A., Pack, M., (1999). Effect of enzyme supplementation of broiler diets based on corn and soybeans. Poult. Sci. 78:561–568.

Artículo publicado en Los Avicultores y su Entorno Agosto-Septiembre 2014