La importancia de la fibra en la nutrición y sanidad de los cerdos de engorde (II)

Transcripción

1 La importancia de la fibra en la y sanidad de los cerdos de engorde (II) José Ángel López y Álvaro Calderón Imágenes cedidas por los autores Resumen Las fuentes de energía (el almidón y la grasa) son uno de los principales limitantes en alimentación animal. Con frecuencia es necesaria la búsqueda de soluciones alternativas eficientes que permitan mantener la rentabilidad debido a la gran volatilidad de las materias primas convencionales y su encarecimiento. Aunque lo habitual es tender a limitar el máximo de fibra bruta (especialmente en cerdos de alto potencial de depósito de tejido magro, pues se considera que contribuye a limitar la capacidad de ingestión y el aprovechamiento de los nutrientes), las distintas fracciones que componen la fibra dietética tienen un impacto diferente sobre la digestión de los alimentos y sobre la salud intestinal, pudiendo influir notablemente en los resultados de crecimiento. Estos nutrientes deben evaluarse correctamente para mejorar los resultados de ganancia media e índice de conversión, de acuerdo al potencial genético de los animales. Palabras clave: fibra dietética, cerdos de engorde, microbiota intestinal Summary The importance of fiber in the nutrition and health of fattening pigs Energy sources (starch and fat) are one of the most limiting factors in animal feeding. Often, it is necessary to search efficient alternatives in order to keep profitability due to the high volatility of raw materials and their rising. Although the tendency is to limit the crude fiber content (especially in the case of pigs of high potential for lean tissue deposition, because it is considered that it contributes to limit the intake capacity and use of nutrients), the different fiber fractions have a different impact on digestibility of feed and gut health, being able to have an influence on growth results. These nutrients should be evaluated correctly to improve the daily weight gain and feed conversion rate, according to the genetic of animals. Keywords: dietary fiber, fattening pigs, gut microbiota Contacto con los autores: DSM Nutritional Products Iberia S.A. Calle de Honduras, 26, Alcalá de Henares, Madrid. jose-angel.lopez@dsm.com La fibra dietética (FD) puede medirse como fibra soluble, insoluble y total por métodos enzimáticos, gravimétricos o como polisacáridos no amiláceos (PNA) solubles, insolubles y totales, por métodos enzimáticos-químicos, y lignina, por gravimetría. Existe una amplia variación en la composición y el contenido de fibra dietética entre los ingredientes del pienso y, por tanto, de sus efectos fisicoquímicos en el tracto gastrointestinal (TGI) de los cerdos. EFECTOS DE LA FIBRA EN LA ALIMENTACIÓN Y LA SALUD INTESTINAL La digestibilidad de la fibra dietética a partir de diferentes ingredientes de piensos es más variable y menor que la de otros nutrientes como almidón, azúcares, grasa y proteína bruta. Además, estas variaciones afectan a los procesos de digestión y fermentación en el TGI de los cerdos. Así, las fracciones solubles de fibra dietética son fermentadas más rápidamente, produciendo una mayor cantidad de ácidos grasos volátiles (AGV) que las fracciones insolubles y que favorecen el crecimiento de la microbiota beneficiosa. La inclusión selectiva de fibra dietética en las dietas puede utilizarse como estrategia nutricional para optimizar la salud intestinal de los cerdos, a pesar de su menor digestibilidad y consiguiente impacto negativo sobre la energía y la digestibilidad de otros nutrientes. 20 n SUIS Nº 123 Diciembre 2015

2 Tabla 1. Efectos de la fibra dietética en el aparato digestivo del cerdo. Fibra soluble Aumento de la capacidad de retención de agua. Aumento del tiempo de tránsito. Retardo del vaciamiento gástrico. Aumento de las secreciones gástricas. Fibra insoluble Disminuye el tiempo de tránsito. Disminuye la capacidad de retención de agua. Influye en el aumento de volumen fecal. Mejora la morfología intestinal y la actividad enzimática. Aumento de las secreciones biliares y pancreáticas. Aumento de la pérdida de enterocitos. Disminuye la digestibilidad y la velocidad de absorción. Afecta al crecimiento de bacterias patógenas. Genera viscosidad. Tabla 2. Efectos de la fibra dietética soluble e insoluble sobre las propiedades reológicas del contenido gastrointestinal. Efectos FD soluble FD insoluble Viscosidad Estómago Capacidad de retención de agua Velocidad de tránsito - - Viscosidad ++ - Intestino delgado Capacidad de retención de agua Absorción de glucosa - - Fermentación Intestino grueso Aumento de volumen Adaptado de Bach Knudsen, Anim Fd Sci Techn 2001: 90, Velocidad de tránsito - ++ Una de las restricciones más habituales en el pienso de engorde suele ser el máximo de fibra bruta que se justifica por: El efecto negativo que tienen algunas materias primas fibrosas sobre la capacidad de ingestión de los cerdos y la digestibilidad de los otros nutrientes. La posible limitación en la concentración energética y del resto de nutrientes necesaria para cubrir los requerimientos para una adecuada velocidad de crecimiento de los cerdos. El menor rendimiento de la canal del cerdo, como consecuencia de un aumento del tamaño del TGI. Sin embargo, dado que la concentración nutricional mínima compatible con máximos rendimientos productivos que debe tener un pienso viene determinada por las necesidades nutritivas del animal para expresar todo su potencial genético de crecimiento y, por otra parte, por la capacidad de ingestión del mismo, es preciso tener en cuenta la evolución de la mejora de las líneas genéticas y el ajuste de dicha concentración a las particularidades de los distintos cruces. Otro de los efectos importantes de la fibra tiene relación directa con el bienestar animal y la existencia de estereotipias o alteraciones del comportamiento de los cerdos en el cebadero. Los problemas de nerviosismo, mordeduras de cola, de orejas o de los flancos pueden reducirse aumentando los niveles de fibra soluble (Bergeron et al., 2000). Mediante la incorporación de pulpa de remolacha se reduce el comportamiento agresivo en las primerizas (Danielsen y Vestergaard, 2001). IMPACTO DE LA FIBRA DIETÉTICA EN LOS PROCESOS DIGESTIVOS La fibra dietética afecta a la utilización de nutrientes y a los valores netos de energía, a la velocidad del vaciado gástrico, a la velocidad de absorción de los nutrientes desde el intestino delgado y al flujo del contenido intestinal hacia el intestino grueso. El impacto negativo de la fibra dietética viene determinado por sus propiedades y puede diferir considerablemente entre las diferentes fuentes de SUIS Nº 123 Diciembre 2015 n 21

3 fibra. Además, el grado de utilización de la fibra se ve afectado por la edad y el tipo de cerdo. Los principales efectos de la fibra dietética dependen de su capacidad para solubilizarse en la luz intestinal del aparato digestivo del cerdo (Dr. John Pluske, 2007) (tabla 1). También se deben considerar los principales efectos de la fibra dietética soluble e insoluble sobre las propiedades reológicas del contenido gastrointestinal y en los procesos digestivos del cerdo (tabla 2). La fibra tiene que incluirse en la dieta para mantener las funciones fisiológicas normales en el tracto digestivo. Para poder controlar su impacto en los cerdos de engorde es necesario analizar detalladamente los siguientes aspectos: El valor nutritivo y la caracterización de la fibra del pienso: origen, composición química, morfología y estructura, propiedades fisicoquímicas, así como el contenido de factores antinutricionales. La interacción de estos factores y sus efectos en los procesos digestivos y en el fisiologismo animal, ya que puede limitar su incorporación a las dietas. La optimización del uso de las fuentes fibrosas y nivel de inclusión, dependiendo del nivel de fibra y tipo de animal. La posible mejora de su potencial energético y su contribución al metabolismo animal mediante el empleo de tecnología específica en la fabricación del pienso tales como la granulación, la reducción del tamaño de la partícula o la incorporación de aditivos nutricionales, como enzimas carbohidrasas exógenas. FIBRA DIETÉTICA Y SALUD INTESTINAL, IMPACTO SOBRE LA MICROBIOTA La microbiota intestinal ha sido objeto de estudio desde hace muchas décadas debido a su importancia en la salud y el bienestar de los animales. Los componentes bacterianos de la microbiota intestinal han evolucionado de forma paralela con los animales, contribuyendo al desarrollo global y a las necesidades metabólicas del animal. Los animales desarrollan su microbiota intestinal a lo largo del tiempo y dentro de su entorno. Durante el crecimiento y el desarrollo del cerdo, la microbiota cambia en la composición en un proceso Mejora de la eficiencia digestiva del cerdo para un mayor aprovechamiento de la fibra Es necesario un mayor conocimiento de la fisiología digestiva del cerdo, su nivel de respuesta a fuentes de energía alternativas, así como la optimización de la formulación con nuevos nutrientes y nuevos aditivos que nos permitan aprovechar de forma más eficiente los recursos nutricionales existentes. La sustitución parcial de materias primas ricas en almidón por materias primas fibrosas ricas en PNA podría constituir una alternativa interesante, en función de su disponibilidad y coste de oportunidad. Sin embargo, son muchas las limitaciones nutricionales para su empleo en cerdos de engorde. Los hidratos de carbono constituyen la principal fuente de energía para el cerdo y se componen de almidón y fibra dietética. El almidón (amilosa, amilopectina) sufre una digestión enzimática por la actividad de las amilasas, lactasas, maltasas y trealasas, y tiene como resultado la producción de glucosa. La fibra dietética, constituida por los polisacáridos no amilaceos (PNA), celulosa, hemicelulosas, pectinas, betaglucanos, arabinoxilanos, galactomananos, es fermentada por la microflora existente en el intestino grueso del cerdo junto con una parte del almidón resistente que se escapa a la degradación enzimática, para producir ácidos grasos de cadena corta (AGCC) fuente de energía para el cerdo. La cantidad de energía que el cerdo adulto es capaz de obtener a partir de los ácidos grasos de cadena corta (acético, propiónico, butírico, isovalérico, valérico, láctico) producidos por la fermentación de los carbohidratos que llegan al intestino grueso puede suponer hasta un 25 % de sus necesidades diarias de mantenimiento (Yen et al., 1991). Además de su importancia como fuente energética, la fibra dietética podría también modificar el medio ambiente intestinal con efectos beneficiosos sobre la salud de los animales, inhibiendo la proliferación de patógenos oportunistas o mejorando la integridad de la mucosa intestinal. Sin embargo, la eficacia para obtener energía a partir de la fibra es menor que la eficacia de los procesos de digestión enzimática a partir de los carbohidratos solubles (almidón). La cantidad de energía va a depender de la cantidad de carbohidratos fermentables en la dieta y de la edad del animal, ya que al tratarse de fibra soluble tiene buena accesibilidad y es fácilmente fermentable por la flora microbiana del cerdo, una vez esta está debidamente establecida y desarrollada en el animal. Los AGCC son la fuente energética preferida por los colonocitos, teniendo especial importancia el butirato. La presencia en el colon de los AGV estimula la proliferación de las células de la mucosa e incrementa el flujo sanguíneo en la misma y la motilidad intestinal. Estos efectos resultan en un mejor mantenimiento de la integridad de la mucosa que actúa como una barrera para las bacterias y las endotoxinas (Gardiner et al., 1995). conocido como la sucesión microbiana. Existen diferencias claras en la composición de la microbiota intestinal del cerdo entre el extremo proximal y el distal del TGI. Las alteraciones en la microbiota se producen en respuesta a muchos factores, entre ellos, el estrés, los tratamientos con antibióticos y las alteraciones de la dieta. El mantenimiento de la salud del intestino se basa en un delicado equilibrio entre la dieta, la microbiota y la mucosa intestinal, incluyendo el epitelio digestivo y el mucus que lo recubre. La dieta tiene un gran impacto en la salud intestinal y puede proporcionar tanto efectos beneficiosos como perjudiciales, de manera que debe diseñarse para proporcionar un equilibrio entre el intestino, la microbiota y el medio ambiente intestinal y prevenir alteraciones en el intestino. La fibra dietética interactúa con la mucosa y con la microbiota y, por consiguiente, tiene un importante papel en el control de la salud del intestino. 22 n SUIS Nº 123 Diciembre 2015

4 Con la introducción de técnicas moleculares para identificar la microbiota se ha hecho evidente que sólo una minoría de los microorganismos gastrointestinales se ha aislado por métodos basados en el cultivo y, en consecuencia, el conocimiento que se tiene hoy en día es muy probable que necesite revisarse en el futuro (figura 1). El mantenimiento de la salud intestinal es, por tanto, un objetivo complejo, debido a numerosas interacciones dentro de la luz intestinal (figura 2) que requieren aportaciones desde diferentes disciplinas, manejo de la granja, genética, pautas de alimentación, tamaño de partícula, composición (piensos, nivel nutricional) y el empleo de aditivos, teniendo en cuenta que cada explotación requiere una estrategia específica. Existen cada vez más evidencias que demuestran que la fibra puede tener efectos prebióticos en cerdos debido a las interacciones con el micro-medio ambiente del intestino y de la mucosa intestinal propiamente dicha. El uso del potencial efecto prebiótico de la fibra dietética es una forma atractiva para estimular la salud del intestino y, por lo tanto, minimizar el uso de antimicrobianos. UTILIZACIÓN PRÁCTICA DE PIENSOS RICOS EN FIBRA La inclusión de fibra dietética en los piensos de cerdos es un aspecto nutricional en constante revisión debido al incremento del interés en los últimos años por las posibilidades que podría ofrecer al utilizar materias primas fibrosas de bajo coste que no compitan con la alimentación humana y que puedan contribuir a obtener velocidades de crecimiento satisfactorias. A medida que la cantidad de subproductos fibrosos en la dieta de cerdos va aumentando se obtienen unas dietas con un alto contenido de PNA en relación a las dietas tradicionales basadas en cereales. Las principales limitaciones para el empleo de piensos con elevados niveles de fibra en cerdos de engorde están relacionadas con los procesos de fermentación y la digestión de nutrientes. A mayor contenido en PNA (celulosas, hemicelulosas, pectinas, arabinoxilanos, etc.), en lignina y en fósforo fítico, se produce una menor digestibilidad de la energía, proteína y de los minerales. Figura 1. Interacciones entre fibra dietética, microambiente intestinal, microbiota y respuesta del animal con implicaciones sobre la salud intestinal (Jan Erik Lindberg, 2014). Lumen intestinal Capa de mucus Oligosacáridos del mucus Epitelio Figura 2. Factores que afectan al funcionamiento y la salud intestinal (Smits, 2013). Nutrición Sacáridos Marcadores antiinflamatorios Utilización de nutrientes El coeficiente de utilización digestiva (CUD) de la energía de los piensos disminuye en función del origen de los PNA y la cantidad de lignina indigestible. Las celulosas son muy poco digestibles, las hemicelulosas entre un % y las pectinas mucho más digestibles (80 %) (Pérez, 1991). El aprovechamiento de la fibra depende de la edad del animal, y debido a su capacidad de secreción de enzimas propias y al grado de desarrollo de la flora microbiana intestinal, es mayor en las cerdas y cerdos adultos respecto de los animales en crecimiento y en lechones. El punto crítico es la capacidad de ingestión: a mayor cantidad de fibra, menor contenido energético de la Residuos del alimento Manejo, medio ambiente, genotipo Nutrición Polisacáridos Fermentación y crecimiento bacteriano Fermentación y crecimiento bacteriano Translocación bacteriana Microbiota Intestino Rendimiento productivo Proteínas integridad de los epitelios Genotipo Oligosacáridos Inmunocompetencia Lactato, AGV, H 2 Moléculas de señalización Excreción dieta y mayor consumo de pienso (en función de la genética y el sexo). Los PNA y el almidón constituyen fracciones importantes de la mayor parte de los alimentos. En su conjunto, se trata de sustratos resistentes a la digestión enzimática aunque fermentables en mayor o menor intensidad y con el potencial de suministrar energía al animal en forma de ácidos grasos volátiles. Sin embargo, la extensión de esta fermentación está condicionada en última instancia por la capacidad fermentativa del animal. El tracto digestivo posterior del cerdo en crecimiento es capaz de responder a una mayor llegada del sustrato mediante un 24 n SUIS Nº 123 Diciembre 2015

5 mayor desarrollo anatómico digestivo que, a su vez, tiende a promover un tiempo medio de retención superior del contenido digestivo. De esta manera, puede incrementar la eficiencia de fermentación y el suministro de energía procedente de la fibra. Esta respuesta, sin embargo, es diferente entre los distintos cruces genéricos y tipos de animal. Algunos tipos de fuentes de fibra no ejercen tales efectos negativos sobre la digestibilidad de los nutrientes en cerdos en crecimiento de más edad y las cerdas. A mayor nivel de fibra en la dieta, menor rendimiento de la canal del cerdo, como consecuencia de un aumento del tamaño del TGI. La adaptación digestiva de los cerdos a dietas fibrosas requiere de un tiempo variable en función de la genética, edad, peso del animal y sexo. También depende del origen y composición química de la fuente de fibra, del tipo de fibra (soluble o insoluble), de las propiedades fisicoquímicas (solubilidad, tamaño de partícula, factores antinutricionales) y efectos fisiológicos y microbiológicos en los procesos digestivos; del tiempo de vaciado gástrico y de la velocidad de tránsito intestinal. Las principales materias primas fibrosas que elevan de forma importante el contenido en fibra dietética son las siguientes: Subproductos de los cereales: salvados y tercerillas de trigo, cascarillas de avena, cebada y arroz. Subproductos de la industria del aceite: tortas y cascarillas de soja, colza y girasol, orujos y pulpa de aceituna. Subproductos de la fabricación del azúcar: pulpa de remolacha. Subproductos de la industria de cítricos: pulpa de cítricos. Forrajes deshidratados: alfalfa deshidratada, maíz forrajero. Otros subproductos: cascarillas de cacao, subproductos del arroz, raicillas de malta. Subproductos procedentes de la producción de los biocombustibles: - Producción de bioetanol, por fermentación del almidón de cereales y azucares: DDGS de maíz, trigo y cebada o sorgo. - Producción de biodiesel, a partir de las grasas y aceites procedentes de oleaginosas, colza, girasol, soja y reciclado de grasas en general: turtós de colza y girasol (más glicerina; 1,1 kg/10 kg de biodiesel). - Producción de harina de camelina. El valor nutricional de las materias primas fibrosas para porcino puede mejorarse mediante: Métodos mecánicos: físicos (molienda, calor, presión); químicos (sosa, urea, amoniaco). Métodos microbianos: inoculación de bacterias, hongos celulolíticos que deslignifican la fibra y permiten un mayor aprovechamiento (como por ejemplo, fermentación en estado sólido de los DDGS). Empleo de enzimas carbohidrasas (betaglucanasas, xilanasas, pectinasas) y fitasas que aumentan la capacidad digestiva de los cerdos para degradar los PNA insolubles, proteínas retenidas y fósforo fítico, favoreciendo además la reducción de determinados factores antinutricionales asociados a las mismas. ENZIMAS CARBOHIDRASAS Y FIBRA DIETÉTICA A medida que la cantidad de subproductos fibrosos en la dieta de los cerdos sigue aumentando, se da lugar a dietas con un alto contenido en PNA en relación a las dietas tradicionales basadas en cereales puros. Este tipo de dietas puede abrir nuevas oportunidades para la suplementación con enzimas carbohidrasas, para mejorar la digestibilidad de los nutrientes y aumentar la ingestión voluntaria de pienso, reduciendo así el riesgo que supone la alimentación con dietas altas en subproductos fibrosos. Las enzimas carbohidrasas tienen el potencial de cambiar la digestión de la fibra dietética en la fase de crecimiento y cebo de cerdos. El empleo de enzimas carbohidrasas es una práctica cada vez más extendida en cerdos de engorde ya que: Permiten un mayor aprovechamiento de las materias primas vegetales que componen el pienso, especialmente las de menor digestibilidad, ricas en fibra (PNA), proteína y fósforo, y pobres en almidón. Permiten un mayor porcentaje de inclusión en dietas para lechones y cerdos en crecimiento y engorde. Reducen los costes de alimentación (menor coste/kg de carne producida y tonelada de pienso) (-4 %). Pueden mejorar los problemas digestivos y aumentar la velocidad de crecimiento de los animales (+5 %). Para una utilización eficiente de las enzimas carbohidrasas son necesarias cinco consideraciones previas: Cuál es la fracción de PNA más importante sobre la que se requiere actuar? Qué actividades enzimáticas son necesarias y cuál es la dosis óptima de incorporación? Cuál es la forma técnicamente más correcta para su aplicación en formulación y fabricación de los piensos? Qué mejoras se puede esperar en el rendimiento de animales en crecimiento, GMD, IC, impacto en los gastos de medicación, uniformidad de pesos? Cuál es la relación coste/beneficio obtenida con la incorporación de la enzima en la producción de cerdos de engorde? La relación entre la suplementación enzimática y la digestibilidad de los nutrientes está aceptada. Sin embargo, aún es necesario profundizar en el conocimiento de la relación con otros mecanismos que subyacen en la fisiología digestiva. Por ejemplo, en este caso podría incluirse la población microbiana intestinal y las características físicas del contenido intestinal en beneficio de la salud intestinal y del consumo voluntario. Diversos autores han estudiado los componentes específicos de estas interacciones entre los PNA, enzimas y la fisiología digestiva, sugiriendo que los factores críticos en su conocimiento son: Una mejor comprensión de los cambios en los sustratos de la enzima durante el procesado del pienso, otros componentes del pienso diferentes de los nutrientes y los NSP (residuos de antibióticos, micotoxinas). El impacto que los subproductos pueden tener en la salud intestinal y en el consumo de pienso. En conclusión, la suplementación enzimática a través de combinaciones o proporciones adecuadas puede desempeñar un papel clave en el uso eficiente y eficaz de la fibra dietética de las materias primas y sus subproductos en la dieta de los cerdos. Sus efectos sobre la salud intestinal requieren investigaciones adicionales que permitan una de la fibra en su conjunto más precisa y eficiente en la producción de cerdos de engorde. Bibliografía en posesión de los autores. SUIS Nº 123 Diciembre 2015 n 25