Superdosis en fitasa para bajar el costo en la producción Porcina.
Peter Wilcock
AB Vista, Chesterfield, St Louis, Missouri
Históricamente las fitasas han sido utilizadas en los alimentos de los animales monogástricos como una enzima para destruir el fitato, provocando la liberación de fósforo que antes no estaba disponible. Sin embargo, la adición de fitasa en la alimentación ha cambiado la posibilidad de utilizar altas dosis de fitasa, “Superdosis”, para eliminar el fitato como un anti-nutriente y producir una “Nutrición baja en fitatos” como programa de alimentación (Cowieson et al 2011). Fitato como un anti-nutriente.
Se sabe desde algún tiempo que el fitato ha sido un anti-nutriente en términos de reducir la biodisponibilidad de nutrientes (Harland and Morris, 1995), pero en los últimos años ha habido investigaciones que confirman el impacto negativo que el fitato tiene en la utilización de aminoácidos, minerales traza, calcio, sodio y energía por el animal. Esta área es demasiado detallada como para cubrirla en este artículo, sin embargo el lector se puede referir para una mayor información a Cowieson et al (2009).
Se cree que el fitato cuando está en forma más soluble (pH bajo) puede actuar como un “kosmotrope” (que son co-solventes que influyen en la estabilidad y el equilibrio bioquímico en medios acuosos.), es decir, que tiene la capacidad de formar una capa de hidratación a su alrededor, compitiendo con las proteínas y otros compuestos por el agua. Por lo tanto, es probable que la polaridad de la proteína determine su solubilidad y que el fitato tenga la capacidad de hacer que las “proteínas se vuelvan insolubles”, no de forma directa, sino por los cambios en la estructura del agua. Esto puede afectar no sólo la proteína de la harina de soya y del maíz, sino también proteínas de origen animal como la caseína.
Independientemente del mecanismo, la reducción de la solubilidad de la proteína resulta en un incremento de la producción de ácido clorhídrico (HCL), pepsina, mucina, bilis y bicarbonato de sodio (NaHCO3) que resulta en un incremento en la utilización de la energía de mantenimiento, pérdida endógena de aminoácidos y un mayor flujo de sodio hacia la luz intestinal con un impacto negativo en el transporte activo.
Fig. Removing Phytate with Phytase Improves Pig Perforance
Por lo tanto, se puede esperar que los altos niveles de fitato en la dieta tendrá un impacto negativo en el rendimiento de los animales, lo cual se ha demostrado en aves (Li et al, 2000) y en cerdos (Woyengo, 2010). Se comparó el rendimiento de cerdos de tres semanas post-destete, en los cuales había un grupo de cerdos alimentados con una dieta sin fitatos con un grupo de cerdos alimentados con la misma dieta más la adición de fitato al 2%. Los resultados mostraron que con la adición de fitato, la ganancia diaria de peso (GDP) se redujo en 77 g/día (437 vs. 360 g/día), mientras que el índice de conversión alimenticia (ICA) se redujo (1.37 vs. 1.81), destacando el efecto negativo que el fitato puede tener en el rendimiento de los animales. Esto confirma el trabajo anterior de Selle (Comunicación Personal), donde mostró una mejoría de la conversión alimenticia de los cerdos, la cual apareció como un mayor porcentaje del ICA de la dieta control (sin fitasa), con altas concentraciones de fitato. Asi que para una típica ración de maíz/ sorgo con harina de soya que contiene entre 2.5 y 3.0 g de fósforo fítico/kg, hubo una mejoría del 4 al 6% en el ICA con la adición de una fitasa, cuando se comparó con el desempeño de la dieta control sin fitasa (Fig 1).
Por lo tanto, se puede deducir que altos niveles de fitasa o “Superdosis” podría mejorar el desempeño por hidrólisis del fitato presente en la dieta y la inhibición de sus propiedades anti-nutricionales. Esto sería benéfico en términos de la reducción de las pérdidas endógenas de aminoácidos, incrementos de minerales traza (cobre, zinc, magnesio y hierro), así como la utilización directa (mejora en la digestibilidad de nutrientes) y la energía indirecta (reducción de las pérdidas endógenas), beneficios netos donde la energía es utilizada para el crecimiento en lugar que para el mantenimiento de los cerdos.
En términos de “Nutrición baja en fitatos”, lo importante es desfosforilar el fitato lo más rápidamente posible en la parte proximal del tracto gastrointestinal para transformar los ésteres de IP6 a IP4, IP3 etc. La eliminación de fosfato para lograr estas fracciones (IP4, IP3), se traducirá en una disminución significativa en los niveles IP6 e IP5 y con esto se reducirá así el efecto antinutricional del fitato y la producción de un “Programa de Nutrición baja en Fitatos”. Los ésteres IP4, IP3, etc., son menos capaces de quelar cationes bivalentes, la solubilidad de dichos ésteres se mejorará y las fosfatasas endógenas presentes en el intestino delgado serán capaces de terminar de hidrolizarlos.
Para lograr esta descomposición rápida del fitato es importante seleccionar una fitasa como lo es la de E. Coli modificada (QuantumTM), que tiene la características clave para lograr: 1) un producto sin recubrimiento, de liberación rápida en el estómago del cerdo, sin dejar de ser estable al calor a través de la peletización, 2) una alta actividad de la fitasa, en la región ácida del estómago, donde el fitato es soluble, 3) una alta afinidad por el fitato ya que es importante que la fitasa pueda continuar destruyendo fitatos en bajas concentraciones.
Superdosis de Fitasa
Aunque no ha habido datos (Azain et al, 2004) que apoyen el uso de altos niveles de fitasa para los beneficios de rendimiento de los animales como son ganancia de peso, ICA y resistencia ósea, sin embargo los niveles han superado a los que se pueden utilizar prácticamente en una dieta comercial (> 10,000 FTU/kg). En el trabajo más reciente de lechones se ha visto el uso de fitasas en los niveles que exceden el uso típico para la liberación de fósforo (500 a 750 FTU/g), en niveles que pueden ser aplicados comercialmente a la dieta para destruir el fitato (1000 a 4000 FTU/g).
Diferentes trabajos que han sido conducidos por AB Vista en Universidades y a nivel comercial, han demostrado que en el periodo de crianza (ya sea 21 ó 35 días post-destete), el periodo de respuesta a la “Superdosis” de fitasa fue de 3.9% en el ICA y 6.2% en la GDP. Tres estudios recientes han demostrado los beneficios de la “nutrición baja en fitatos” que pueden tener en la fase de pre-inicio e inicio.
Un estudio del 2011 en cerdos, tres semanas después del destete, realizado en el Reino Unido por “Primary Diets” (empresa hermana de AB Vista) (Toplis et al, 2011), analizó la interacción de harina de soya con diferentes niveles de fitasa (0, 1250 y 2500 FTU/kg) en presencia de óxido de zinc (3100 ppm). No hubo interacción entre los efectos principales, y en términos de la fitasa, se ha demostrado que el uso de niveles crecientes mejoró significativamente el ICA (Fig. 2).
Fig. 2 Increasing Phytase Level Improves FCR in Newly Weaned Piglets
Además, el nivel más alto de fitasa produjo una mejora numérica en GDP (+6%). En términos del retorno económico por cerdo, el tratamiento con la dosis más alta de fitasa (2500 FTU/g) retornó aproximadamente 70 centavos de dólar por cerdo (en base a los costos del Reino Unido 2011) sobre la dieta control sin la adición de fitasa. De mayor valor fue el hecho de que los niveles altos de fitasa redujo significativamente las diarreas post-destete (aproximadamente 70%). El mecanismo por el cual la fitasa puede ser benéfica para reducir la diarrea post-destete no está aún completamente entendido, pero el trabajo de Martinez et al (2004) sugiere un posible mecanismo donde la metalotioneína (indicador del estado del zinc) se incrementó cuando se combinaron el óxido de zinc y altas dosis de fitasa. Los autores concluyeron que la adición de óxido de zinc a 1000 ppm con fitasa (500 FTU/g) dieron el mismo nivel de metalotioneína como si se adicionarán solamente 2000 ppm de óxido de zinc. Esto sugiere que la fitasa destruye el fitato, mejorando así la eficacia del zinc. En realidad, esto ha sugerido que en la presencia de fitato, el efecto del óxido de zinc en E. Coli se puede reducir.
Otro estudio (datos internos) investigó la interacción de óxido de zinc (0 ó 3000 ppm) y fitasa (0, 500, 1000 ó 2000 FTU/kg) en el periodo de tres semanas después del destete, utilizando un programa de dos fases de alimentación (P1 0-7 días, P2 8-21 días). Todas las dietas fueron basadas en maíz, soya, suero de leche, harina de pescado y plasma, y formuladas con los requerimientos en exceso del NRC para todos los nutrientes incluyendo el fósforo. La fitasa se añadió “over the top”. Los resultados mostraron que no hubo interacción entre el óxido de zinc y la fitasa. No hubo un efecto significativo del óxido de zinc en crecimiento, ICA y consumo de alimento; mientras que en los niveles crecientes de la fitasa mostraron un incremento lineal significativo en el ICA (0 FTU/kg = 1.35, 500 FTU/kg = 1.35, 1000 FTU/kg = 1.33 and 2000 FTU/ kg = 1.27); el tratamiento con los niveles de fitasa de 2000 FTU/kg tuvo un incremento en la conversión alimenticia de 8 puntos por arriba de la dieta control (0 FTU/kg). También, la dieta con 2000 FTU/kg de fitasa ofreció el menor costo/ kg en lechones, con un 5% de reducción en comparación con la dieta control (0 FTU/kg).
Un trabajo adicional (Wilcock et al, 2011) en los Estados Unidos, analizaron el impacto que la “superdosis” de fitasa puede tener en el desempeño de los cerdos, inmediatamente después del destete, cuando se alimentaron con una dieta de baja digestibildad y alta en fitatos (control negativo, CN), comparado con cerdos alimentados con una dieta de alta digestibilidad y baja en fitatos (control positivo, CP). Todas las dietas tuvieron la misma concentración de nutrientes, con adecuados niveles de fósforo (excediendo los requerimientos del NRC) y con altos niveles de óxido de zinc (3100 ppm). En la dieta del CN, el plasma, la harina de pescado y el suero de leche fueron reducidos mientras que la harina de soya se incrementó; la lactosa se añadió para mantener sus niveles en la dieta. A la dieta del CN se le adicionaron 1000, 1750, 2500 y 3250 FTU/kg y se evaluó el desempeño de los cerdos. Los cerdos que fueron destetados a los 21 días y evaluado los resultados tres semanas post destete, mostraron que la disminución de la digestibilidad de la dieta CN, resultó en una reducción del 12% en la ganancia diaria de peso, comparada con la dieta CP.
Fig.3 Increasing Phytase Level Improves ADG in Newly Weaned Piglets
No hubo efecto en el ICA. La adición de fitasa en 1000 FTU/ kg a la dieta CN provocó la recuperación en el crecimiento (Fig. 3) de los cerdos en un 2% por arriba de lo observado en los animales alimentados con la dieta CP, además, de mejorar significativamente la conversión alimenticia en un 5% cuando se comparó con la dieta CN. El uso de 1000 FTU/kg de fitasa en el CN redujo el costo del alimento en aproximadamente $100 dólares americanos (USD) en la fase 1 y $45 USD en la fase 2 comparado con el CP, manteniendo el desempeño de los cerdos de manera similar.
En cuanto a la reducción del costo de la producción de cerdos, hay una oportunidad en el uso de fitasas, no sólo para la liberación de fósforo y calcio (a 500 FTU/kg), sino también a dosis altas (> 1000 FTU/kg) para eliminar el fitato como un anti-nutriente y por lo tanto mejorar el desempeño de los animales y el costo/kg producido. Los primeros estudios indican que la relación costo beneficio, observado en la fase de crianza, usando “Superdosis de fitasa”, puede ser vista en cerdos de más de 30 kg de peso vivo, pero para ello se requiere de más trabajos de investigación.
Referencias
• The effects of high phytase levels on nutrient digestibility, growth performance, and bone characteristics in growing pigs. J. Anim. Sci. 3(Suppl. 1):253. Abstr.).
• Cowieson, A.J. Bedford, M.R. Selle, P.H. and Ravindran, V (2009), Phytate and microbial phytase; implications for endogenous nitrogen losses and nutrient availability. World Poultry Science Journal, 65 401-418.
• Cowieson, A.J. Wilcock, P. and Bedford, M.R. (2011), Superdosing effects of poultry and other monogastrics. World Poultry Science Journal, 67 225-235.
• Harland, B.F. and Morris, E.R. (1995), Phytate – ¿A good or bad food component? Nutrition Research, 15: 733-754.
• Li, Y.C., Ledoux, T.L., Vuem, T.L., Raboy, V. and Ertl, D.S. (2000), Effects of low phytic acid corn on phosphorus utilization, performance, and bone mineralization in broiler chicks. Poultry Science 79 1444-1450.
• Martinez, M.M., Gretchen, M.H., Link, J.E. Raney, N.E., Tempelman, R.J. and Emst, C.W. (2004), Pharmacological zinc and phytase supplementation enhance metallothionein mRNA abundance and protein concentration in newly weaned pigs. The Journal of Nutrition, 538-544.
• Toplis, P, Millar, H. and Wellock, I (2011), The effect of increasing soyabean level and phytase addition on the performance of newly weaned pigs. BSAS, UK.
• Wilcock, P. Bedford, M.R. Walk, C.L. Bass B. and Maxwell C.V. (2011), The effect of a novel E Coli phytase (Quantum) on the growth performance of nursery pigs. Midwest Animal Science Meetings, Abstract, Des Moines, Iowa.
• Woyengo, T.A. (2010), Gut secretion and nutrient absorption responses to dietary phytic acid and phytase in piglets. PhD Thesis, University of Mannitoba.
Artículo publicado en Los Porcicultores y su Entorno
