Usos de Proteasas en la avicultura

Usos de Proteasas en la avicultura

En una dieta normalmente utilizada para aves a base de maíz y soja, aproximadamente el 12% de la proteína total no es digestible. En otras palabras, el coeficiente de digestibilidad de las proteínas y péptidos es del 88%. Esto significa que, una dieta para pollos de engorde que posee 20% o 200 kg de proteína bruta tendrá aproximadamente 2.4% o 24 kg de proteína y aminoácidos no digestible en el intestino de las aves por tonelada de ración (Cuadro Nº1. Gráfico Nº1).

Esa fracción no digerible representa una fuente potencial de aminoácidos y energía para las aves que no es aprovechado y asimilado, pero también al mismo tiempo actúa como un factor anti nutricional que puede comprometer la salud intestinal por representar un sustrato disponible para bacterias patógenas como E.Coli, Salmonella, Clostridium y Campylobacter.

Generalmente, este flujo de proteínas que no es digerido en el intestino delgado fluye al intestino grueso donde estás bacterias realizan una fermentación de las mismas, produciendo un aumento del amonio y pH con la consecuente reducción del número de bacterias lácticas y bifidobacterias, además de producir metabolitos y toxinas bacterianas que luego se evidencian en malabsorción, diarreas, camas húmedas, huevos manchados y mala performance en general de los animales. 

Cuadro Nº 1. Contenido normal de proteína bruta y su digestibilidad en los ingredientes de uso común en avicultura.

Ingredientes	Proteína   Bruta (%)	Digestibilidad en el Íleon (%)
		Proteína    Bruta	Lisina	Metionina	Cistina
Fuentes de Origen Vegetal (cereales)
Maíz	8	De 82 a 86	81	91	85
Trigo	12	De 78 a 82	81	87	87
Cebada	10	De 70 a 82	78	79	81
Sorgo	10	De 67 a 72	78	89	83
Fuentes de Origen Vegetal (oleaginosas)
Pasta de Cacahuate	49	De 88 a 91	83	88	78
Pasta de Soya	46	De 83 a 87	91	92	82
Harinolina	43	De 61 a 76	67	73	73
Fuentes de Origen Animal
Harina de Sangre	88	De 82 a 92	86	91	76
Harina de Pescado	66	De 86 a 90	88	92	73
Harina de Carne	60	De 75 a 80	79	85	58
Harina de Pluma	87	De 36 a 77	66	76	59

^{Fuente: Lesson & Summers (2005)}

Gráfico Nº1. Digestibilidad de Aminoácidos de diferentes materias primas utilizadas en dietas avícolas^{Fuente: Based on INRA 2002 / Rhone Poulenc 1996}

Cuadro Nº 2: Características analíticas de tipos comunes de soja ^{Fuente: Manual of Quality Analysis for Soybean Products in Feed Industry. ASA} 

Asimismo, otros factores a tener presente cuando se suministran a los pollos y ponedoras dietas donde se incluyen ingredientes del complejo soja, maíz y sorgo, que deben sumarse al manejo de la variabilidad en la digestibilidad de las proteínas y aminoácidos, como así también a los inconvenientes en el procesamiento de dichas fuentes de proteína (falta o exceso del mismo); son la presencia de factores anti nutricionales de origen proteico termoresistentes. Los más representativos de este grupo son la Kaffirina, Zeína, Inhibidores de tripsina, Glicinina, Beta-Conglicina y Lectinas (Cuadro Nº2).

Estos anti nutrientes impiden una normal y completa digestión de dichas materias primas al actuar como barreras físicas y químicas a enzimas digestivas endógenas. Además, producen efectos negativos en los animales como alergias digestivas, fermentaciones indeseables en el intestino y menor disponibilidad de nutrientes.

Las proteasas exógenas agregadas a la dieta tienen la capacidad para desdoblar estos factores, minimizando sus efectos negativos, garantizando una alimentación de mejor calidad y brindando un seguro para los animales (Gráfico Nº2 y Nº3). Cabe destacar que la fermentación proteolítica en el ciego de las aves puede afectar negativamente a su rendimiento y salud, pudiéndose formar potenciales productos finales tóxicos, tales como aminas biogénicas, componentes fenólicos y amoníaco, que son perjudiciales para la salud de los animales y en detrimento de su rendimiento.

Gráfico Nº 2. Potencial hidrolítico de una enzima proteasa en proteínas alergénicas de la soja

^{Fuente: Yan, et al., 2011}

Gráfico Nº 3. Cuenta de Clostridium perfingens en el íleon a los 15 días de edad

^{Fuente: Yan, et al., 2011}

¿Qué son las proteasas utilizadas en nutrición aviar?

Las enzimas son catalizadores biológicos que aumentan la velocidad de las reacciones biológicas sin sufrir ellas mismas cambios importantes. Requieren de un cofactor para ser activas, generalmente suele ser un metal o una molécula orgánica. Son específicas de un sustrato y sólo son efectivas bajo condiciones estrictas de pH, temperatura y también necesitan un tiempo para su normal funcionamiento (Wikipedia).

Es importante que superen el pH bajo del proventrículo y molleja para llegar intactas al sitio de acción en el intestino delgado. No obstante, el procesamiento térmico de los alimentos es el primer desafío que deben resistir las enzimas y poder recuperarse satisfactoriamente en cantidad luego del mismo. Para ello existen test in vitro cualitativos de rápido resultado que pueden utilizarse en las plantas de alimentos y verificar la correcta dosificación y resistencia de los diferentes productos tanto en harinas y pellets.

No obstante, las proteasas son enzimas que el organismo produce pero que suelen ser deficientes en las aves jóvenes, como así también, en situaciones de estrés o dependiendo de la actividad requerida para las distintas cantidades y calidades de dietas ingeridas.

Su función principal es romper los enlaces peptídicos entre los aminoácidos en las proteínas. Una diferencia importante entre las proteasas y la mayoría de las enzimas exógenas utilizadas en nutrición animal es que no tienen una especificidad de sustrato porque reconocen el lado carboxílico (-COOH) de una unión peptídica, independiente de la proteí- na a la cual pertenezca, pudiendo así actuar sobre un amplio rango de sustratos proteicos de origen animal como también de origen vegetal (Gráfico Nº4).

Otra característica tecnológica importante a tener presente en la inclusión de proteasas exógenas es su termoestabilidad. Está puede ser intrínseca o no, lo cual permite su uso en dietas fabricadas en harina o peletizadas sin perder actividad enzimática.

Gráfico Nº 4. Mejora en la digestibilidad In vitro de proteínas de origen animal y vegetal con y sin el uso de las proteasas

Las proteasas naturalmente termoestables por lo general pueden actuar en partes más proximales del sistema digestivo (buche y duodeno) que las proteasas con protección lipídica, que necesitan llegar a tener un previo contacto con las enzimas lipasas liberadas por el páncreas y recién luego poder tener acción en la parte más distal del intestino (Imagen Nº1. Gráfico Nº5)

Imagen Nº 1. Sitios de acción de proteasas exógenas según su tecnología de producción 

Gráfico Nº 5. Proteasas mejoraron la ganancia de peso y la conversión a los 21 días en dietas peletizadas 

^{Fuente: Yan, et al., 2011}

Por último, y no menos importante es la decisión de incorporar proteasas únicas o que estén presentes en un blend con otras enzimas, por lo general carbohidrasas. Esta selección debería determinarse según la cantidad de sustrato presente en la dieta, como así también, por la cantidad de unidades de proteasas que aportan cada producto.

Beneficios en dietas de Pollos y Gallinas

La inclusión de proteasas puede ser viable desde el primer día de vida al último de los animales, buscando diferentes objetivos, así como beneficios zootécnicos y comerciales.

Es importante recordar que los aminoácidos son los únicos nutrientes que poseen doble destino metabólico, esto es, pueden funcionar dependiendo de la situación fisiológica y requerimientos nutricionales de las aves, como fuente de aminoácido para la formación de proteína corporal, como así también aportando energía al desaminarse e ingresar al ciclo de Krebs y formar ATP.

Estas dos posibilidades metabólicas pueden ser también aportadas con la inclusión de proteasas, con lo cual deberían tenerse en cuenta en la valoración de sus respectivas matrices nutricionales. Estas suelen variar dependiendo el producto de un aporte de 3 a 5% de proteína bruta y aminoácidos digestibles, y 25 a 35 kcal según la dieta empleada y estadio fisiológico del ave, entre otros factores importantes.

Los principales beneficios reportados en avicultura con la inclusión de proteasas son la reducción del costo de la dieta sin interferir el desempeño zootécnico (Gráfico Nº6); mejorar y acelerar la digestión proteica en animales jóvenes; tener acceso a una mayor inclusión de ingredientes alternativos proteicos de baja digestibilidad y bajo costo; reducir la fermentación de nitrógeno en el intestino y su consecuente excreción al medio ambiente; mejorar el desempeño de los animales, salud intestinal y parámetros zootécnicos (conversión alimenticia, ganancia diaria de peso, mortandad).

Gráfico Nº 6: Conversión alimenticia e índice de eficiencia productiva de pollos a los 42 días.

^{Fuente: Pavesi, et al., 2011}

Flexibilidad de uso de las proteasas

Diferentes ensayos en parrilleros y ponedoras fueron reportados con distintas formas de uso en la inclusión de proteasas exógenas, mostrando una flexibilidad de acción y adaptación a las distintas dietas y manejo de las aves, como así a las tecnologías de producción de alimento. Las más comunes son:

1. a) Aumentar el desempeño de los animales, manteniendo los costos de la dieta. Este tipo de estrategia contempla la utilización ON TOP, o sea, sin modificar ningún parámetro de la formulación al incluir la enzima proteasa en la dosis recomendada por cada proveedor.
2. b) Reducir el costo de la dieta, manteniendo el desempeño de los animales.

Esta alternativa de uso se realiza mediante la inclusión en fórmula de la matriz nutricional aportada por cada proveedor. El objetivo de este tipo de estrategia es disminuir el costo de formulación al contemplar los aportes de proteína bruta, aminoácidos digestibles y energía metabolizable de cada proteasa.

En ambos casos, por lo general al mejorar la digestión de proteínas y aminoácidos, las proteasas hacen que los nutrientes sean más disponibles para los animales, mejorando su crecimiento y desempeño. Al mismo tiempo minimizan los efectos negativos de la proteína no digerida y los factores anti nutricionales de origen proteico en el intestino (Gráfico Nº 7 – 9).

Gráfico Nº 7. Ganancia de peso en pollos (1 a 48 días)

^{Fuente: Wang J.J.. et al.. 2006}

 Gráfico Nº 8. Rendimiento de pechuga y carcasa en pollos

^{Fuente: Wang J.J.. et al.. 2006}

 Gráfico Nº 9. Proteasa mejora la relación cripta: vellosidad a los 14 días

^{Fuente: Yan, et al., 2011}

Otra flexibilidad de uso y ventaja es su no interacción con enzimas utilizadas rutinariamente en las dietas de aves y que son de origen proteico. Las proteasas son compatibles con el uso conjunto de otras enzimas, como por ejemplo fitasas, sin interrumpir el desempeño de las aves (Gráfico Nº 10).

Gráfico Nº 10. Las proteasas no interfieren la actividad normal de las fitasas 

En resumen, las proteasas deberían reunir ciertas características a tener en cuenta para incluirlas en las dietas de aves.

• Actuar sobre una amplia variedad de sustratos de proteínas y péptidos
• Termoestabilidad intrínseca
• Resistencia a los pH fisiológicos
• Resistencia a los factores antitrípsicos
• Contar con resultados In Vitro e In Vivo
• Económicamente viables
• Matriz nutricional confiable
• Pureza. No tener sub-actividades