FITASAS Y DEGRADACION DEL ACIDO FITICO MEJORA DE LA PRODUCTIVIDAD EN GANADO PORCINO. José Angel López DSM Nutritional Products

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1 FITASAS Y DEGRADACION DEL ACIDO FITICO MEJORA DE LA PRODUCTIVIDAD EN GANADO PORCINO José Angel López DSM Nutritional Products

2 Introducción En condiciones gastrointestinales de ph se forman complejos insolubles de metal-fitato Los fitatos reducen también la digestibilidad de la proteína, del almidón y de los lípidos. La hidrolisis de los fitatos permiten una importante reducción de costes y un incremento de la productividad de los animales Página 1

3 El ácido fítico (I) El ácido fítico es un ácido orgánico que contiene fósforo y está presente en los vegetales Los fitatos no son biodisponibles para los monogástricos Los cerdos, las aves y los peces se alimentan sobretodo con cereales y leguminosas. El fósforo del fitato de estos ingredientes no está disponible para su absorción intestinal El fitato no absorbido pasa a través del tracto gastrointestinal, elevando la cantidad de fósforo en el purín Página 2

4 El ácido fítico (II) El ácido fítico tiene una fuerte acción quelante de varios minerales Cuando un mineral se une al ácido fítico se vuelve insoluble, precipita y no se absorberá en el intestino Este proceso provoca deficiencias de minerales en los animales El ácido fítico disminuye también la absorción de la niacina. Por todo lo anterior, el ácido fítico está considerado como un factor antinutricional Página 3 Las fitasas catalizan la liberación de fósforo por la hidrólisis de los complejos formados por iones metálicos o fitatos y otros cationes, haciéndolos más solubles, mejorando su absorción intestinal

5 Fuentes de fósforo: fitatos Materias primas vegetales - el grueso de la dieta - en gran parte presente como fitato Fosfatos inorgánicos (FBCa, FMCa, ) Harinas de carne (prohibidas en la UE) La mayoría de las MP contienen 5-25 g de fitatos por kg (1,4-7g/kg de fitato de P) Tienen carga negativa fuerte a ph fisiológico Los fitatos tienen cationes divalentes ligados Los fitatos tiene también proteínas y aminoácidos ligados Página

6 Por qué los fitatos son un problema? El P de los fitatos no es disponible Las dietas requieren P adicional (inorgánico) Alta excreción de P al medio ambiente Los cationes divalentes tampoco son disponibles Actúan como factores antinutricionales Empeoran el rendimiento de los animales (GMD, IC) Página

7 Estructura del ácido fítico y del fitato A: Acido fítico B: Fitato Página

8 Los fitatos como factor antinutricional Hipótesis (Selle et al, 2009). Reducción de la digestión: Página Los fitatos se unen al activador de la pepsina y otras proteínas en el estómago Se reduce la actividad de la pepsina Aumenta la secreción de pepsina y ClH Aumento de iones bicarbonato y de la secreción de moco en el intestino delgado Mayor necesidad de energía (y proteínas?)

9 Los fitatos como factor antinutricional Disminuyen la glucosa en sangre en los cerdos (Johnston et al., 2004) Reducen la disponibilidad de aminoácidos (Cowieson y Ravindran, 2007) Reducen la disponibilidad de Na (Kies et al., 2006) Hipótesis - disminución de la absorción: Un fitato polianiónico extrae Na + del lumen intestinal Se produce una reducción de Na disponible para los sistemas de transporte activo que dependen del Na Efectos negativos en el equilibrio ácido-base y por lo tanto en la absorción Página

10 El problema de los fitatos Los fitatos por si solos no son indigestibles A bajo ph en el estómago forman sales con los cationes Estas sales son, en una gran parte, insolubles en el intestino delgado Son inaccesibles a la acción de las enzimas Página

11 Efecto del ácido fítico Las fitasas se añaden a las dietas de monogástricos para mejorar la disponibilidad del fósforo al hidrolizar el ácido fítico (Selle y Ravindran 2007, 2008). El menor rendimiento de los animales a causa del ácido fítico implica que las fitasas juegan un papel importante no solo en la mejora de la disponibilidad del P, sino también en la reducción de otros efectos antinutricionales del ácido fítico Tratamiento Especie Edad (días) 1. Control 2. Ac. Fítico 1. Control 2. Ac. Fítico 1. Control 2. Ac. Fítico Página 10 Lechones ,00 2,00 Pollos ,00 1,65 Pollos ,00 1,65 % Ac. Fítico Disminución de la GP (%) Referencia Woyengo, 2012 Shan & Davis, 1994 Onyango & Adeloa, 2009

12 Mecanismo de acción del ácido fítico Ac. fítico dieta Ac. fítico de la dieta ligado a los nutrientes y a las enzimas digestivas en el Intestino delgado Reducción de actividad de las enzimas digestivas en el Intestino delgado Ac. fítico de la dieta ligado a los nutrientes endógenos Ac. fítico de la dieta ligado a la proteína de la dieta y a las enzimas digestivas del estómago Reducción de actividad de la pepsina en el estómago Aumento de secreción de pepsina y ClH en el estómago Aumento de acidez de la digesta que fluye hacia el duodeno Aumento de secreción de las enzimas digestivas en el Intestino delgado Reducción de la reabsorción de nutrientes endógenos Aumento de flujo endógeno ileal de nutrientes Reducción de la digestibilidad de nutrientes en ileon Aumento de secreción de bicarbonatos minerales y de mucinas en el Int. delgado Página 11

13 Efecto en la digestibilidad mineral La reducción de digestibilidad mineral puede ser debida: Disminución de la disponibilidad de minerales para su absorción Aumento de la secreción endógena de los minerales en el lumen del tracto gastrointestinal La reducción de la absorción de los minerales de la dieta da lugar a una menor disponibilidad, lo que explicaría un menor rendimiento de los animales Los monogástricos hidrolizan muy mal el ácido fítico formando complejos insolubles con cationes a ph neutro en el intestino delgado (Prattley et al, 1982; Woyengo y Nyachoti, 2011) Página 12

14 Efecto en la pérdida endógena de minerales El ácido fítico da lugar a una disminución de la DA del Na y Mg en lechones (Woyengo et al, 2009). La forma del ácido fítico, libre o como fitato no tiene importancia en los cerdos por: El ácido fítico y los minerales catiónicos se disocian y son solubles en el ph ácido del estómago (Maenz, 2001) A bajo ph intestinal, el ácido fítico reacciona con los minerales catiónicos libres para formar fitato, siendo el Ca el principal catión (Maenz, 2001) La pérdida endógena de Na es debida al aumento de la secreción de pepsina, del ClH y el aumento de bicarbonatos para su neutralización. El impacto de las fitasas en la rotura de fitatos libera Na en función de la cantidad de P equivalente liberado. La presencia de fitatos favorece la producción de mucina y la eliminación de Na a la luz intestinal por lo que fitasas de última generación dan lugar a un ahorro de Na. Página 13

15 Efecto de una fitasa de última generación Liberación de P digestible y Na 1,60 1,20 0,80 0,40 0,20 0,16 0,12 0,08 0,04 P dig Na 0, FYT 1000 FYT 1500 FYT 2000 FYT 0,00 Página 14

16 Digestibilidad del N y de los aminoácidos Página 15 Cerdos crecimiento Bohlke et al (2005) Liao et al (2005) % ácido fítico % ácido fítico ND ND SE 0,78% 1,56% SE Arginina 79,6 75,1 S 85,9 85,2 NS Histidina 78,4 76,6 NS 84,8 80,8 S Isoleucina 71,2 67,9 S 78,9 75,2 S Leucina 84,5 83,3 NS 79,9 77,8 NS Lisina 65,5 57,4 S 78,2 76,8 NS Metionina 79,7 79,5 NS ND ND - Fenilalanina 80,8 77,8 S 81,5 77,3 S Treonina 61,8 57,0 S 69,3 64,7 S Valina 67,4 61,6 S 76,0 71,4 S Nitrógeno 68,2 64,5 NS 75,2 72,1 S

17 Efecto en la digestibilidad de la energía El aumento de ácido fítico en la dieta disminuyó la digestibilidad ileal aparente y total de la energía en cerdos destetados en un 7,5 y 6,1% (Liao et al, 2005) Esto puede deberse a la reducción de la digestibilidad de las moléculas generadoras de energía (hidratos de carbono, lípidos y proteínas) El ácido fítico puede reducir la actividad de las carbohidrasas digestivas mediante su unión a las enzimas digestivas, a las proteínas de la dieta que están estrechamente asociadas con el almidón, y al propio almidón a través de enlaces fosfato (Thompson, 1986) Página 16

18 Interacciones proteina-fitato Las interacciones proteína-fitato tienen un efecto perjudicial en la proteína y la disponibilidad de aminoácidos. La degradación del fitato por la acción de las fitasas atenúa dicho efecto La digestión de las proteínas parece que se obstaculiza al formarse complejos proteína-fitato binarios El valor del punto isoeléctrico (PI) de las proteínas tiene una gran importancia en estas interacciones, porque los complejos ternarios proteína-fitato se forman a niveles de ph por encima del PI de las proteínas, donde un puente catiónico une las proteínas y las fracciones del fitato Página 17

19 P fítico en las materias primas (en %) Ingrediente Ca total P total P dig cerdos P fítico P fit/p total Maiz nac. 0,020 0,250 0,060 0,190 76,00 Cebada 2c 0,060 0,330 0,090 0,215 65,15 Trigo nac. 0,050 0,310 0,078 0,202 65,16 Centeno 0,080 0,300 0,078 0,201 67,00 Sorgo BT 0,040 0,300 0,051 0,201 67,00 DDGS trigo 0,200 0,810 0,185 0,527 65,06 Tercerillas 0,100 1,000 0,200 0,800 80,00 Soja 44% 0,250 0,650 0,234 0,423 65,08 Soja 47% 0,250 0,650 0,234 0,423 65,08 Full fat soja 0,240 0,530 0,207 0,350 66,04 Girasol 28% 0,350 1,050 0,150 0,903 86,00 Girasol 36% 0,350 1,100 0,150 0,891 81,00 Colza 0,700 1,100 0,297 0,825 75,00 Guisantes 0,100 0,300 0,135 0,158 52,67 Página Fuente: DSM Nutritional Products Iberia 2012

20 Las fitasas, no solo una fuente de P El interés primario de las fitasas es liberar, al catalizar la reacción de hidrólisis del fitato, el fosforo y el calcio además de otros elementos traza como sodio, manganeso, cobre, hierro y zinc La liberación de proteína, medida como aminoácidos digestibles, tiene un efecto muy reducido sobre el coste de las diferentes dietas Las primeras fitasas que aparecieron en el mercado al final de la década de los 80 y principios de los 90, liberaban una energía equivalente a unas kilocalorías Muchos técnicos dudaban de ese efecto y solo aplicaban en su matriz de formulación los valores de P y Ca Se han publicado muchos trabajos sobre la liberación de energía y la digestibilidad de aminoácidos con la suplementación de fitasas, existiendo múltiples experiencias que validan esta realidad La suplementación con una fitasa de última generación da lugar a una energía extra que disminuye el coste de producción Página 19

21 Eficacia de una fitasa de última generación a dosis crecientes en los parámetros productivos, digestibilidad y retención del P y mineralización del hueso de lechones destetados Andrzej Rutkowski. Poznan University, study 2/2010, Polonia Tratamiento Descripción Gan. Peso IC T-1 Control + (CP) 17,50 1,93 ab T-2 Control (CN) 16,70 2,06 a T-3 CN FYT de FUG 17,50 1,76 bc T-4 CN FYT de FUG 18,00 1,80 bc T-5 CN FYT de FUG 17,80 1,74 c Se ha observado una tendencia a incrementar la ganancia de peso con la suplementación a dosis más altas de fitasa, evidenciándose una significativa mejora del índice de conversión para todas las dosis de fitasa, lo que demuestra la liberación de una energía extra en las dietas suplementadas Página 20

22 Eficacia de dosis crecientes de fitasa de ultima generación sobre la ganancia de peso, el índice de conversión y la digestibilidad de la MS, MO, cenizas, P y Ca en lechones destetados D. Torrallardona a, J. Broz b. a IRTA, Mas Bove, España; b DSM Nutritional Products Ltd, Kaiseraugst, Suiza (Doc nº ) Tratamiento Descripción GMD IC DAP DACa T-1 Control positivo: CN + 0,1% npp 420 abc 1.76 c 47.9 d 66.5 cd T-2 Control negativo (CN) 390 c 1.68 bc 37.3 e 58.7 d T-3 CN FYT de FUG 408 bc 1.64 bc 60.5 c 70.8 bc T-4 CN FYT de FUG 410 bc 1.55 ab 68.2 b 73.3 bc T-5 CN FYT de FUG 466 a 1.54 a 71.0 b 75.0 ab T-6 CN FYT de FUG 450 ab 1.61 ab 79.3 a 81.7 a En relación al CP, se observó una significativa mejor ganancia de peso en los tratamientos con 2000 y 4000 FYT de fitasa y un mejor índice de conversión en todos los tratamientos estudiados en el periodo experimental. Todos los tratamientos suplementados con fitasa mostraron una significativa mejor digestibilidad aparente del P y el Ca (P<0.001) Página 21

23 Eficacia de dos dosis crecientes de una fitasa de última generación sobre la ganancia de peso, el índice de conversión y la digestibilidad fecal aparente del P y Ca en lechones destetados P. Guggenbuhl, A. Simoes Nunes, A. Piñon, C. Portier, N. Kurtz y A. Lehmann DSM Research Nutrition Center (CRNA), Francia (Doc nº ) Tratamiento Descripción GMD IC DAP DACa T-1 Control negativo (CN) 220 2,45 24,1 58,7 T-2 Control positivo : CN+1,6% de FBCa 257 1,91 40,8 49,2 T-3 CN FYT de FUG 254 1,98 26,9 53,5 T-4 CN FYT de FUG 249 1,98 40,0 62,9 T-5 CN FYT de FUG 249 1,93 42,7 61,8 T-6 CN FYT de FUG 271 1,83 50,7 68,1 T-7 CN FYT de FUG 296 1,82 56,0 73,6 T-8 CN FYT de FUG 300 1,79 55,1 65,7 Se puede concluir que la FUG ha mejorado la digestibilidad aparente tanto del P como del Ca así como los resultados zootécnicos. Todos los tratamientos con fitasa han mejorado la ganancia media diaria y el índice de conversión en comparación con el CN y aquellos suplementados con dosis a partir de 1500 FYT han mejorado ambos parámetros productivos en relación al CP Página 22

24 Eficacia de una fitasa de última generación en lechones destetados hasta los 30 K de peso vivo, frente a diferentes fitasas del mercado de la UE Euronutrition Research Center. CCPA Group. Francia (P1-P EX) Tratamiento Descripción GMD IC T-1 Control positivo (CP) 530 b 1,54 T-2 Control negativo (CN) 457ª 1,53 T-3 CN FYT de F-NP 564 b 1,52 T-4 CN FYT de FUG 580 b 1,50 T-5 CN FTU de F-P 563 b 1,51 T-6 CN FTU de F-N 551 b 1,53 No hay diferencia estadística entre los tratamientos con fitasas, todos ellos mejoraron tanto el CP como el CN. El tratamiento con la FUG ha obtenido la mejor ganancia media diaria y el mejor índice de conversión en comparación con el resto de tratamientos con fitasas Página 23

25 Eficacia de una fitasa de última generación en los parámetros productivos y en la digestibilidad del P y el Ca en cerdos crecimiento D. Torrallardona a, J. Broz b. a IRTA, Mas Bove, España; b DSM Nutritional Products Ltd, Kaiseraugst, Suiza (Doc nº ) Tratami Descripción GMD IC dap daca ento T-1 Control positivo (CP) 881 2,61 37,5 bc 58,0 c T-2 Control negativo (CN) 791 3,20 29,6 c 55,3 c T-3 CN FYT de FUG 893 2,63 35,6 bc 62,0 bc T-4 CN FYT de FUG 879 2,31 42,5 b 70,6 ab T-5 CN FTU de FUG 907 2,43 56,1ª 75,9ª T-6 CN FTU de FUG 804 2,67 62,4 a 61,3 bc Se observó una mejor GMD en los tratamientos con 500 y 2000 FYT en relación al CP e igual con 1000 FYT, así como con todas las dosis en relación al CN. El mejor IC se obtuvo con las dosis de 1000 y 2000 FYT y el mismo con 500 FYT. Todos los grupos con FUG mostraron una significativa mejor digestibilidad del P y el Ca (P<0,001) Página 24

26 La utilización de las fitasas Las fitasas modernas liberan P a partir de los ingredientes vegetales No son necesarios los suplementos con P inorgánico Debe de haber fitato disponible en suficiente cantidad, lo hay La relación Ca:P debe ser la adecuada Los valores de matriz incluyen minerales traza, aminoácidos y energía Hay reducción de la excreción de P El rendimiento de los animales es tan bueno o mejor que con P inorgánico Página 25

27 Conclusiones (I) Actualmente existe una gran cantidad de substrato de P fítico que puede ser aprovechado mediante fitasas de última generación La energía es una parte de la matriz utilizada en las pruebas de validación realizadas en diferentes Centros de Investigación y Universidades y tiene un gran impacto en el coste de las dietas Las fitasas microbianas de ultima generación, aumentan de forma consistente la energía metabolizable en las dietas de los animales monogástricos (Pirgozliev, 2011) Página 26

28 Conclusiones (II) El efecto positivo de la fitasa en la utilización de la energía se debe a la mejora de la digestibilidad de la proteína, grasa y almidón. Además, las proteínas endógenas, tales como la mucina, no tienen que ser sintetizadas, proceso que demanda energía En porcino, dada la mejora del crecimiento y del índice de conversión, manteniendo y/o mejorando la mineralización del hueso, la mejor digestibilidad de la proteína, grasa y almidón (por la degradación de los fitatos), explica el aumento de energía al aplicar una fitasa de última generación Se han utilizado los valores de aminoácidos digestibles en las pruebas de validación de la matriz Página 27

29 Conclusiones (III) Altos niveles de fitatos en el pienso favorece la producción de mucina y la eliminación de sodio (bicarbonato) a la luz intestinal, por lo que el empleo de FUG da lugar a un ahorro importante de Na La acción de las carbohidrasas sobre los PNA, liberan una cantidad de energía y otros nutrientes que no estaban disponibles en las dietas por los PNA son indigestibles para el animal En la utilización conjunta de carbohidrasas y fitasas, queda a juicio del nutricionista los valores de matriz de la fitasa a aplicar, pero se recomienda utilizar un valor para la energía de la fitasa del 50% sobre el valor indicado en las recomendaciones generales, siempre que se emplee el Sistema DIF de DSM en la formulación de dietas con su gama de carbohidrasas Página 28

30 Muchas gracias por su atención!!