Los cereales han sido de gran interés zootécnico durante mucho tiempo hasta el día de hoy, debido a su composición equilibrada. A pesar de ello, estos alimentos contienen también altos factores anti-nutricionales, es decir, elementos que disminuyen la disponibilidad de nutrientes esenciales para el desarrollo óptimo del ganado. Uno de estos factores es el ácido fítico, una molécula que debido a su estructura, interactúa con otros nutrientes reduciendo su absorción, inhibe enzimas esenciales en el proceso digestivo y crea una variedad de problemas ambientales. Para esta problemática, la enzima fitasa se utiliza como complemento en la industria de alimento para animales con el fin de contrarrestar este efecto.
La dieta animal está compuesta en su mayoría por alimentos de origen vegetal, como los cereales y las leguminosas, ya que aportan nutrientes que benefician el desarrollo fisiológico y productivo de los animales. Sin embargo, existen componentes antinutricionales presentes en este tipo de materia prima, que impiden la asimilación correcta de ciertos nutrientes necesarios para el óptimo crecimiento del ganado [6]. Por ejemplo, el fósforo es un macronutriente esencial para la salud animal, y aunque está presente en grandes cantidades en las dietas, solo el 33% de este mineral es retenido en el sistema mientras que el otro 67% es desechado en las heces [3]. Debido a estas deficiencias, las dietas deben de ser mejoradas con fósforo inorgánico, un mineral muy costoso y no renovable que ocasiona fuertes problemas de contaminación ambiental [5].
Esta falta de biodisponibilidad, es ocasionada por un factor antinutricional llamado ácido fítico, compuesto que está presente de manera abundante en cereales y leguminosas (es decir, en la dieta del ganado) que se une al fósforo y evita que el nutriente sea accesible en su totalidad para ser aprovechado adecuadamente. El ácido fítico, por su estructura, tiene el potencial de unirse a minerales importantes para la nutrición animal como el Calcio, el Magnesio y el Hierro, además de inhibir otras enzimas en el sistema digestivo, como la tripsina y la pepsina, que mantienen un rol importante dentro del proceso de digestión y la absorción de sustancias esenciales [7]. Por lo tanto, cualquier molécula que se incorpore al ácido fítico, no podrá ser retenida y esto conducirá a deficiencias en organismos no rumiantes, tales como los cerdos.
Estas carencias pueden conducir a una gran variedad de distintos estados patológicos, como osteoporosis, baja fertilidad, lesiones en el tubo digestivo, pérdida del apetito, hemorragias, disminución en la producción de leche y huevo, entre otras [4]. En cuanto al medio ambiente, el exceso de fósforo y ácido fítico presentes en las heces fecales de los animales, ocasiona fuertes problemas de contaminación, acumulándose en las áreas de pastoreo y cuerpos de agua dulce (eutrofización), lo cual conlleva a la intoxicación de distintos animales acuáticos y la liberación de un gas de efecto invernadero llamado óxido nitroso [2].
Obtención y mecanismo de acción de la fitasa
Las fitasas son enzimas del tipo hidrolasas cuya función es romper enlaces específicos de estas moléculas inhibidoras, convirtiéndolo en otras con menor o nulo efecto quelante, permitiendo así el aprovechamiento de sustancias y minerales que favorece el óptimo desarrollo de los animales [3]. Por esta razón, la industria está interesada en la optimización y mejora de enzimas fitasas incorporadas en la alimentación animal, desarrollando diversos procesos biotecnológicos para la producción de fitasas a partir de cepas de Aspergillus, un microorganismo de carácter fúngico que, por excelencia, produce gran cantidad de enzimas[1].
A pesar de que las fitasas se pueden obtener también de microorganismos de origen bacteriano, las fitasas de origen fúngico tienen más ventajas como complemento en el alimento del ganado. El pH óptimo de su actividad está entre 2.5 y 5.5, valores similares a los que posee el tubo intestinal de los animales no rumiantes. Además, a la hora de su producción, las enzimas son de origen extracelular, lo cual permite que su extracción sea económicamente más viable a diferencia de las que producen ciertas bacterias.
Así como existen factores nutrimentales en el alimento animal, también existen componentes que bloquean la correcta absorción de nutrientes y minerales, por eso es importante el uso de estas enzimas en la industria pecuaria para impulsar el crecimiento y promover el desarrollo de los organismos del sector ganadero. Utilizar estas enzimas no solo incrementará la biodisponibilidad de nutrientes, sino que también evitará el desecho de contaminantes en el excremento protegiendo mantos acuíferos y áreas de pastoreo, además de disminuir los altos costos que se ocasionan por la complementación de nutrientes en las dietas de los animales con el fósforo inorgánico en primer lugar de costos elevados.
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Bibliografía
[1] Frontela, C.; Ros, G.; Martinez, C., Empleo de fitasas como ingrediente funcional en alimentos. Archivos Latinoamericanos de Nutrición, 58(3): 215-220, 2008.
[2] Gómez, E., Transformación y mejoramiento del valor nutritivo de la harina de guisante mediante la adición de enzima fitasa. Tesis para obtener el grado de doctor, Melilla, España, Universidad de Granada, 2005.
[3] Helander, E.; Näsi, M.; Partanen, K.; Effects of supplementary Aspergillus niger phytase on the availability of plant phosphorus, other minerals and nutrients in growing pigs fed on high-pea diets. Journal Animal Physiology and Nutrition, 76: 66-79, 1996.
[4] Kim, T.; Mullaney, E.J.; Porres, J.M.; Roneker , K.R.; Crowe, S.; Rice, S.; Ko, T.; Ullah, A.H.J.; Daly, C.B.; Welch, R.; Lei, X.G., Shifting the pH profile of Aspergillus niger PhyA phytase to match the stomach pH enhances its effectiveness as an animal feed additive. Applied Environmental Microbiology, 72(6): 4397-4403, 2006.
[5] Kobayashi, Y., Inclusion of novel bacteria in rumen mi- crobiology: Need for basic and applied science. Jour- • nal of Animal Science, 77: 75-85, 2006.
[6] Martínez Hernández, J.L.; Neira Vielma, A.A.; Nava Reyna, E.; Iliná, A.; Michelena Álvarez, G.; Gaona Lozano, J. Aspectos fundamentales de las fitasas, Investigación y Ciencia de la Universidad Autónoma de Aguascalientes. 57, 58-63, 2013.
[7] Rigon, M.; Greiner, R.; Rodríguez, J.; Woiciechows-Ki, A.; Pandey, A., Thomaz, V.; Soccol, C., Phytase production using citric pulp and other residues of the agroindustry in SSF by fungal isolates. Food Technology Biotechnology, 46(2): 178–182, 2007.
