FITASAS Y DEGRADACION DEL ACIDO FITICO

FITASAS Y DEGRADACION DEL ACIDO FITICO
MEJORA DE LA PRODUCTIVIDAD EN GANADO PORCINO
José Angel López
DSM Nutritional Products
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
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
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
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
Página 3
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
¿Por qué los fitatos son un problema?
• El P de los fitatos no es disponible
• Las dietas requieren P adicional (inorgánico) Î 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
Estructura del ácido fítico y del fitato
A: Acido fítico
B: Fitato
Página
Los fitatos como factor antinutricional
• Hipótesis (Selle et al, 2009). Reducción de la digestión:
– 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?)
Página
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
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
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
Lechones
25 - 46
0,00
2,00
--37
Woyengo,
2012
1. Control
2. Ac. Fítico
Pollos
28 - 46
0,00
1,65
--44
Shan & Davis,
1994
1. Control
2. Ac. Fítico
Pollos
8 - 22
0,00
1,65
--28
Onyango &
Adeloa, 2009
Página 10
% Ac. Fítico Disminución
de la GP (%)
Referencia
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 la proteína de la dieta y a las enzimas digestivas del estómago Ac. fítico de la dieta ligado a los nutrientes endógenos 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
Página 11
Aumento de secreción de bicarbonatos minerales y de mucinas en el Int. delgado 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
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
Efecto de una fitasa de última generación
Liberación de P digestible y Na
1,60
0,20
0,16
1,20
0,12
0,80
0,08
0,40
0,04
0,00
0,00
500 FYT
Página 14
1000 FYT
1500 FYT
2000 FYT
P dig
Na
Digestibilidad del N y de los aminoácidos
Cerdos crecimiento
Bohlke et al (2005)
% ácido fítico
Liao et al (2005)
% 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
Página 15
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
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
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
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 12-15 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
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
T-1
T-2
T-3
T-4
T-5
Descripción
Gan. Peso
Control + (CP)
17,50
Control – (CN)
16,70
CN + 500 FYT de FUG
17,50
CN + 1000 FYT de FUG
18,00
CN + 2000 FYT de FUG
17,80
IC
1,93ab
2,06a
1,76bc
1,80bc
1,74c
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
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. Torrallardonaa, J. Brozb. aIRTA, Mas Bove, España; bDSM Nutritional Products Ltd,
Kaiseraugst, Suiza (Doc nº 00001788)
Tratamiento
Descripción
GMD
IC
DAP DACa
T-1
Control positivo: CN + 0,1% nPP
420abc
1.76c
47.9d 66.5cd
T-2
Control negativo (CN)
390c
1.68bc
37.3e
58.7d
T-3
CN + 500 FYT de FUG
408bc
1.64bc
60.5c
70.8bc
T-4
CN + 1000 FYT de FUG
410bc
1.55ab
68.2b 73.3bc
T-5
CN + 2000 FYT de FUG
466a
1.54a
71.0b 75.0ab
T-6
CN + 4000 FYT de FUG
450ab
1.61ab
79.3a
81.7a
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
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 2500761)
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 + 250 FYT de FUG
254
1,98
26,9
53,5
T-4
CN + 500 FYT de FUG
249
1,98
40,0
62,9
T-5
CN + 1000 FYT de FUG
249
1,93
42,7
61,8
T-6
CN + 1500 FYT de FUG
271
1,83
50,7
68,1
T-7
CN + 2000 FYT de FUG
296
1,82
56,0
73,6
T-8
CN + 3000 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
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-P2 11 03 EX)
Tratamiento
T-1
T-2
T-3
T-4
T-5
T-6
Descripción
Control positivo (CP)
Control negativo (CN)
CN + 1500 FYT de F-NP
CN + 1000 FYT de FUG
CN + 500 FTU de F-P
CN + 500 FTU de F-N
GMD
530b
457ª
564b
580b
563b
551b
IC
1,54
1,53
1,52
1,50
1,51
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
Eficacia de una fitasa de última generación en los parámetros
productivos y en la digestibilidad del P y el Ca en cerdos crecimiento
D. Torrallardonaa, J. Brozb. aIRTA, Mas Bove, España; bDSM Nutritional Products Ltd,
Kaiseraugst, Suiza (Doc nº 00001789)
Tratami
ento
Descripción
GMD
IC
daP
daCa
T-1
Control positivo (CP)
881
2,61
37,5bc
58,0c
T-2
Control negativo (CN)
791
3,20
29,6c
55,3c
T-3
CN + 500 FYT de FUG
893
2,63
35,6bc
62,0bc
T-4
CN + 1000 FYT de FUG
879
2,31
42,5b
70,6ab
T-5
CN + 2000 FTU de FUG
907
2,43
56,1ª
75,9ª
T-6
CN + 4000 FTU de FUG
804
2,67
62,4a
61,3bc
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 elPágina
Ca24(P<0,001)
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
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
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
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
¡¡Muchas gracias por su atención!!