Ajustar la composición de los niveles enzimáticos a lo largo del tiempo

Al nacer, el pollito no está bien preparado para digerir el alimento balanceado de forma eficaz. Este hecho, además de la variación en los niveles y en la composición de los polisacáridos no amiláceos (PNA) durante el periodo productivo, demandan un ajuste en la suplementación enzimática.

El desafío para los nutricionistas en avicultura es suministrar la nutrición adecuada para el sistema intestinal inmaturo del pollito durante la fase inicial. En los días posteriores a la eclosión, el pollito tiene limitaciones fisiológicas relacionadas con la cantidad de energía, los aminoácidos y otros atributos adicionales que puede obtener de los alimentos balanceados de alta calidad (Batal and Parsons, 2002).

Los polisacáridos no amiláceos (PNAs) complican este proceso, obstaculizando los nutrientes e interfiriendo en su digestibilidad. El problema es mayor en las edades más tempranas, en parte porque los efectos de los PNAs son más pronunciados en aves más jóvenes.

Aún así, la digestibilidad subóptima puede ser la consecuencia, más allá de la inmadurez intestinal o de la presencia de PNAs. Ingredientes de baja calidad, la presencia de enfermedades, la sobrecarga de almidones y otros factores también pueden aumentar los costos del alimento balanceado.

Resulta evidente que el crecimiento inicial es clave para el desempeño subsiguiente del ave y la producción de carne (Ross, 2009). Las células satélites – muy dependientes de la nutrición inicial – determinan el desarrollo muscular de las aves maduras (Halevy et al., 2003).

La formación celular es rápida y transitoria en los primeros días de vida, por lo cual, una nutrición subóptima en esta etapa puede afectar el desempeño durante el resto de la vida del ave y limitar la producción de carne (Noy y Sklan, 1999; Halevy et al., 2001).

Accesibilidad al Sustrato

Las carbohidrasas, proteasas y fitasas pueden, probablemente, resolver algunos de los problemas de digestibilidad y mejorar el uso del sustrato (Adeola y Cowieson, 2011). Los nutricionistas utilizan diversas enzimas, pero, frecuentemente, no se tiene mucha convicción sobre la combinación adecuada y sobre cómo dar cuenta de su valor cuando se utilizan softwares de formulación de menor costo.

Las carbohidrasas para PNAs son importantes por su contribución a la energía metabolizable (EM) – el principal impulsor del costo de los alimentos balanceados.

Los PNAs solubles, asociados a la cama húmeda, a las heces pastosas y otros problemas de desempeño en el caso de dietas a base de trigo y cebada, responden bien a las xilanasas y glucanasas. Por otro lado, comparadas con esos granos, las dietas a base de harinas de maíz/soya responden mucho menos a las carbohidrasas (Cowieson, 2010; Slominski, 2011). El maíz contiene cantidades de PNAs similares al trigo, sin embargo, su ineficacia resulta vaga porque las limitaciones en el desempeño son menos notorias en el caso del maíz.

La eficacia de las carbohidrasas se ve muy afectada por la accesibilidad de PNA, o por la proximidad física de la enzima al PNA. Mediante el fraccionamiento en secuencia de la pared celular de harina de soja para exponer los componentes PNA, Ouhida et al. (2001) y otros autores han reportado aumentos significativos en la degradación enzimática de PNA relativa a la pared celular intacta.

Como ya se mencionó anteriormente (Feedstuffs, Jan. 27), el PNA en cualquier grano es un complicado compuesto, formado por diferentes estructuras y enlaces químicos que se sobreponen y se entrelazan. La mera densidad de la matriz de la pared celular puede obstaculizar la penetración de la enzima al núcleo interno. Así, la degradación sistemática por varias enzimas es una estrategia muy prudente. Enzimas puras clonadas con una actividad principal pueden no degradar los PNAs con eficacia en harinas de soya o cereales, y la exposición de los componentes de PNA sencillamente favorece la degradación (Huisman et al., 1999).

Amplia selección de enzimas

Los procesos de molienda, condicionamiento y peletizado mejoran la exposición de PNA a las enzimas, de la misma forma que ocurre por la acción de la molleja. La solubilidad de los PNAs, la presencia de cadenas laterales y la complejidad de los diversos tipos de fibra PNA en diferentes ingredientes, hacen más crítica aún la selección de las enzimas.

En ensayos con aves de corral, utilizando xilanasa o glucanasa, o una combinación de proteasa, amilasa y xilanasa, Slominski (2011) observó que, la falta de respuesta de aves alimentadas con dietas a base de harina de maíz/soja indica la aparente necesidad de contar con un grupo más diversificado de enzimas PNA.

Investigaciones realizadas en la Universidad de Manitoba comprobaron que la complejidad de la mezcla enzimática estaba muy correlacionada con la mejora de la digestibilidad de proteínas en el íleo y el índice alimento balanceado-ganancia (Meng et al., 2005). Se identificaron dos factores sencillos, pero importantes: (1) un grupo adecuado de enzimas es esencial; y (2) las combinaciones de enzimas deben estar dirigidas a PNAs específicos.

Por lo tanto, las enzimas que no estén emparejadas adecuadamente con substratos PNA no ejercen ningún efecto. Como era de esperar, una combinación de enzimas que funciona mejor para harina de soja, canola y arvejas no es la mejor en el caso del trigo porque los PNAs de las leguminosas difieren significativamente de los PNAs de los cereales (Meng et al., 2005).

La xilanasa, por ejemplo, será de poca utilidad con PNAs en harinas de soja y canola, ya que el sustrato para esta enzima es bajo en las leguminosas.

Otros trabajos coinciden en que los ingredientes requieren carbohidrasas específicas para el PNA (Malathi and Devegowda, 2001). En el caso de harinas de maíz/soja, las combinaciones de pectinasa con hemicelulasa, o con hemicelulasa más celulasa, en general, demostraron mejor digestibilidad de proteínas y materia orgánica, además de EM aparente, sobre el grupo de control sin enzimas (Tahir et al., 2006).

La digestibilidad in vitro de las harinas de maíz/soja mejora con una mezcla de siete enzimas, pero, individualmente, solo la celulasa tiene el mismo efecto (Saleh et al., 2004).

Ciertamente, las enzimas con actividades secundarias desramificantes no deben ser pasadas por alto (Huisman et al., 1999). La naturaleza altamente ramificada de los arabinoxilanos del maíz, así como las pectinas de la harina de soja, indican la necesidad de este tipo de enzimas. La desramificación mejora la exposición de los arabinoxilanos a la xilanasa y de las pectinas a la pectinasa.

La principal contribución de las proteasas del alimento balanceado es la mejora en la digestibilidad de los aminoácidos y el desempeño productivo (Dozier et al., 2010; Angel et al., 2011; Freitas et al., 2011).

La combinación de proteasa y diversas carbohidrasas solubilizó mejor la proteína y los componentes de la pared celular en harina de soja, que cualquiera de ellas de forma aislada en mayores concentraciones (Marsman et al., 1997). Poco se ha investigado sobre las proteasas más pectinasas o galactosidasas para dietas a base de maíz/soja, probablemente porque las pectinasas no están ampliamente disponibles.

Algunos PNAs pueden quelar fitato (Kim et al., 2005), que está muy asociado a las vacuolas de proteína (Bohn et al., 2007). La digestibilidad ileal del fósforo mejora mucho con una mezcla de enzimas PNA más fitasa,

comparado con solamente fitasa (Woyengo et al., 2010). La mezcla adecuada de carbohidrasas junto con proteasa puede permitir mayor degradación del ácido fítico en la presencia de fitasa.

Suplementación Dinámica

La Figura indica la dinámica presente durante un período típico de crecimiento. Durante ese periodo, la mezcla de ingredientes lógicamente cambia, para cumplir los requisitos de nutrientes con una formulación con el menor costo posible. Estas modificaciones vienen acompañadas por cambios en la composición y el nivel de PNAs en la dieta, que pueden representar entre el 10% y el 15% del alimento balanceado.

Al mismo tiempo, el intestino del pollito recién nacido se desarrolla de forma rápida. La digestibilidad de los aminoácidos es baja en edades más tempranas, comparada con edades más avanzadas, con lo cual una cantidad significativa de la proteína de la dieta queda sin digerir. Una vez que madura el sistema digestivo, aumenta la digestibilidad de los aminoácidos, quitándoles oportunidades a las proteasas exógenas para mejorar la digestión.

Entre la dieta inicial y final, los niveles de PNA pueden diferir en un 30%, o más. En el caso de una dieta a base de harina de maíz/soja, por ejemplo, PNAs como pectinas y oligosacáridos de harina de soja son un problema mayor en la fase inicial. A medida que avanza el crecimiento, se reduce la inclusión de harina de soja y aumentan los niveles de inclusión de maíz y granos secos de destilería con solubles (DDGS por su sigla en inglés), con lo cual los arabinoxilanos son más prevalentes.

A medida que cambian los sustratos PNA, es lógico pensar que las enzimas PNA primarias deban cambiar. Lo mismo es verdadero para otros sustratos como la proteína, por ejemplo, donde la proteasa podría tener mayor contribución al principio del periodo de alimentación, cuando el contenido de proteína es más alto.

Estudios de Enzimas

Los autores realizaron una serie de estudios de suplementación con una mezcla de enzimas para analizar la madurez del tracto intestinal, y al mismo tiempo, abordar los niveles y tipos de sustrato durante el periodo de vida del pollo de engorde en crecimiento. Las enzimas tienen como meta las pectinas y oligosacáridos, así como también los PNAs de cereales, proteína, almidón y fitato.

Estudios experimentales anteriores permitieron establecer la base por detrás de los niveles de enzimas, para abordar la edad fisiológica y los niveles de sustrato del alimento balanceado. Entre ellas se encuentran: pectinasa, xilanasa, amilasa, glucanasa, enzimas desramificantes, proteasa y fitasa.

Investigación en cámara de respirometría

La calorimetría indirecta mide el consumo de oxígeno y la producción de dióxido de carbono, para cuantificar el uso de los nutrientes (McLean y Tobin, 1987). Los sistemas con cámara cerrada de respirometría, con animales vivos, pueden evaluar el gasto energético y cuantificar las pérdidas de energía debido a desafíos, como, por ejemplo, la coccidiosis (Teeter, 2010). La calorimetría indirecta también puede dar una noción sobre la eficacia de las enzimas para una mejor EM (Caldas et al., 2014).

Un ensayo con cámara de respirometría, utilizó pollos de engorde Cobb alimentados con una dieta comercial, con y sin la adición de productos enzimáticos. El producto enzimático redujo (P < 0.0006) el consumo de oxígeno metabólico y también redujo (P < 0.001) la producción de dióxido de carbono (Tabla 1), indicando así el uso más eficaz del alimento balanceado. Eso representó una mejora de EM de 51 kcal/kg de alimento balanceado final.

Anteriormente, investigadores en la universidad ‘Oklahoma State University’, utilizando cámaras de respirometría, observaron un compuesto similar de enzimas, que mejoró (P < 0.05) el ‘valor calórico efectivo’ (ECV por su sigla en inglés) en el alimento balanceado para pollos de engorde (Teeter et al., 2012). Un valor elevado de ECV correspondía a una mejora (P < 0.05) de peso corporal e índice alimento balanceado-ganancia, en el mismo estudio, indicando así buena concordancia entre la investigación en cámara de respirometría y el desempeño productivo de aves en corrales de piso.

Estudios de baterías de pollitos

Los ensayos iniciales se ampliaron para incluir estudios de baterías, para verificar la capacidad del producto enzimático de mejorar el peso corporal y la conversión alimentaria. En un experimento, se asignaron 708 pollitos Ross machos, de un día, de forma aleatoria, a tratamientos con dietas básicas de harina de maíz/soja con el 3% de DDGS de maíz.

El producto enzimático se adicionó a la dieta del control negativo, que estaba formulada para tener nivel más bajo de EM, fósforo y proteína, comparada con el control positivo.

El producto enzimático aumentó el peso corporal de los pollitos de engorde en un 6,7% y en un 5,5%, y mejoró el índice alimento balanceado-ganancia en un 6,2% y en un 3,9%. en los días 10 y 17, respectivamente (Tabla 2).

El grupo de control positivo fue alimentado con una dieta inicial similar a las típicas dietas comerciales, sin embargo, el desempeño del control negativo más el grupo con enzima tuvo un desempeño superior al grupo de control. Esto sugiere que el compuesto enzimático eliminó algunos componentes antinutricionales en la dieta inicial normal, en este ensayo.

El desempeño en las etapas iniciales de vida de las aves es indicativo de su desempeño durante el resto de la vida, y, en este caso, el desempeño de 17 días fue superior sobre los dos grupos control.

Investigación en corral de piso. La fase final del desarrollo focalizó la investigación en corral de piso, con pollos de engorde, para analizar el producto en condiciones similares a las de la práctica comercial. En un experimento, 500 pollitos Cobb x Cobb de un día fueron asignados, de forma aleatoria, 45 aves por corral, con 12 réplicas por tratamiento.

Las dietas siguieron las formulaciones comerciales. Las dietas de control negativo presentaban déficits de EM, aminoácidos, fósforo y calcio. A lo largo de la vida del ave, el déficit nutricional se recuperaba con la mezcla enzimática, sin pérdida en el desempeño, tanto en peso corporal como en tasa de conversión alimentaria (Tabla 3).

Cada fase recibió un compuesto enzimático diferente, para tener en cuenta el desarrollo fisiológico y los sustratos disponibles. De esa forma, se evita el abordaje convencional con una enzima o grupo de enzimas en todos los alimentos balanceados, que no contempla los cambios intestinales y de sustrato.

Resumen

Al nacer, el pollito no está bien preparado para digerir el alimento balanceado de forma eficaz. Este hecho, además de la variación en los niveles y en la composición de los polisacáridos no amiláceos (PNA) durante el periodo productivo, demandan un ajuste en la suplementación enzimática. La selección de enzimas adecuadas es crucial para tener en cuenta el rango de componentes NSP en los ingredientes del alimento balanceado y los niveles de madurez fisiológica. No se conocen todas las sinergias de enzimas, pero, ciertamente, ya hay suficiente información disponible para desarrollar enzimas multicomponentes, para dietas a base de harina de maíz/soja, y mejorar la eficiencia de la producción avícola.

Referencias

Las referencias están disponibles online, para suscriptores, en: www.Feedstuffs.com, o, a pedido, en: tlundeen@feedstuffs.com.