6 de septiembre de 2011Qué nos dicen los expertos sobre el presente y el futuro de estos ayudantes de la nutrición.
La vida está compuesta de una enorme variedad de reacciones bioquímicas, muchas de las cuales están mediadas por unos sorprendentes catalizadores biológicos conocidos como enzimas, término derivado del griego en, en, y zyme, levadura, acuñado por Frederich Wilhelm Kühne en 1878 para hacer énfasis de que hay algo en las levaduras que cataliza reacciones de la fermentación.
Estas proteínas se diferencian de los catalizadores químicos comunes por tener:
- Tasas de reacción más altas
- Condiciones más ligeras de reacción
- Mayor especificidad de reacción
- Capacidad de regulación
Las enzimas ligan sustratos y catalizan reacciones mediante interacciones geométrica y físicamente complementarias. Varían en especificidad: algunos son altamente específicos a la identidad de sus sustratos, mientras que otros se pueden ligar a una amplia gama de sustratos y catalizar muchos tipos de reacciones. Las reacciones enzimáticas están hechas de procesos de oxidorreducción y de procesos de transferencia de grupos.
Las enzimas se clasifican y nombran de acuerdo con la naturaleza de las reacciones químicas que catalizan (véase el cuadro 1). El nombre común se deriva del nombre del sustrato seguido del sufijo –asa, que especifica el tipo de reacción que cataliza, como la xilanasa. Hay otras cuyo nombre proviene de las reacciones que catalizan y llevan el prefijo de– que indica el grupo funcional que eliminan, como la deshidrogenasa, y por último hay algunas que han mantenido sus nombres históricos que no se relacionan al sustrato o reacción, como la pepsina o la tripsina.
Las enzimas en la avicultura
Adentrémonos ahora al mundo de las enzimas que se usan en los alimentos avícolas. Desde los pasados años 80 empezó el desarrollo de enzimas solas para alimentos avícolas, que después derivó en complejos o cócteles enzimáticos en nuestros días. En Europa, es donde inició su uso, por el uso de granos como la cebada o el trigo. En los 90 comenzó el uso de las fitasas. En un principio, la idea detrás de las fitasas era la de excretar menos fósforo al ambiente para no contaminar, pero ahora ya hay una variación de concepto, aunado al aspecto ecológico, de ahorrar costos del alimento.
En general, a los alimentos para aves se agregan enzimas del tipo de:
- Fitasas
- Xilanasas
- Amilasas
- Proteasas
- Galactosidasas
- Hemicelulasas
- Glucanasas
- Pectinasas
- Pentosanasas
Los productos enzimáticos comerciales existentes en el mercado normalmente son complejos o cócteles multienzimáticos que aumentan el contenido de energía, proteína, aminoácidos, o de minerales, como el fósforo. Esto, evidentemente reduce el costo del alimento, ya que se aumenta el valor nutritivo del mismo, hace posible el uso de mayores niveles de inclusión de ingredientes que de otra manera no sería posible, lo cual resulta en un aumento de la productividad.
Producción de enzimas
Las enzimas se producen a partir de la fermentación en medio sólido y líquido de hongos o bacterias, y pueden provenir de un solo microorganismo o de varios. Los complejos enzimáticos son cuando todas las enzimas provienen de un mismo microorganismo, mientras que un cóctel enzimático es cuando provienen de diferentes microorganismos. “Existe la ventaja de que cuando es el mismo hongo que produce todas las actividades enzimáticas, éstas trabajan en sinergia” señala la Dra. Krimilda Valle, de Alltech de México. En muchos casos, las empresas especifican exactamente qué enzimas son, pero en otros se mencionan solamente los compuestos genéricos, es decir, carbohidrasas, en lugar de xilanasas y galactosidasas, por ejemplo.
Las enzimas que se encuentran en el mercado pueden ser en polvo o en líquido. Básicamente, va a depender de la presentación del alimento: harina o peletizado. Los líquidos son para aplicaciones posteriores a la peletización, ya que al ser proteínas, se desnaturalizan con los procesos térmicos. Para ello, se necesitan de equipos de líquidos muy precisos, de mucho mantenimiento y muy caros, que ya no son necesarios, por lo que es mejor el polvo termoestable.
Los usos de las enzimas
Las enzimas se utilizan con el fin de ahorrar costos en la producción de alimentos balanceados mediante al aprovechamiento de nutrientes que por diversas razones se encuentran indisponibles. Hay fibras que atrapan compuestos proteínicos, pigmentos, minerales, etc. Al saber esto, el nutriólogo o nutricionista tiene entonces la oportunidad de bajar el costo de la formulación con enzimas.
Una de los grandes usos de las enzimas, como las amilasas, es cuando hay diferencias en el contenido de almidón de los granos, que se dan de acuerdo a la cosecha. Según el Dr. Roberto Santiago, de Danisco para México, Centroamérica y el Caribe, “aunque sea la misma línea de maíz, pueden haber variaciones del 20% al 50% en la digestibilidad del almidón. Es aquí donde es de gran ayuda la amilasa, para desdoblar las partes no digeribles que es una energía que se contempla en la formulación, y que a veces no es viable”. Estas variaciones en el contenido de almidón se deben a factores tales como el clima, agua, estrés, uso de fertilizantes (sobrefertilización, por ejemplo), tanto en las cosechas de Brasil como de EUA.
¿Hay diferencias entre usar enzimas en sorgo y o en maíz? Sí, por el contenido diferente de proteína y carbohidratos, además del contenido de fibra. Los productos enzimáticos son principalmente para maíz y soya, pero con sorgo existen buenas oportunidades. “Hay enzimas que se pueden usar en ciertos ingredientes, particularmente en DDGS”, nos explica la Dra. Valle de Alltech, ya que brindan una mayor liberación.
Las pentosanasas (para dietas con trigo) y b-glucanasas (para dietas con cebada), respectivamente, presentan como beneficios, además de los ya mencionados, la disminución de la viscosidad intestinal, mejoramiento de la digestibilidad de la grasa y que elimina la acción encapsuladora del endospermo para exponer el almidón y proteína intracelulares a las enzimas endógenas.
Cada empresa fabricante de enzimas y complejos enzimáticos debe brindar una matriz nutricional de liberación de nutrientes, la cual se usa para calibrar los ahorros en la formulación. Por ejemplo, los valores de las matrices varían dependiendo de la cantidad de almidón disponible en el grano o del nutriente a liberar. “Con granos de buena calidad, la matriz energética disminuye y el ahorro no es tan grande, pero cuando se tiene uno de más baja calidad, es en donde se expresan mejor las enzimas”, comenta el Dr. Santiago de Danisco. Las matrices son ajustables, y es por eso que el Dr. Camacho de Novus nos dice que a él “le gusta comenzar con una matriz moderada, que brinde un ahorro ligero, para poder demostrar el desempeño con lo que se va a liberar” y así ir eliminando temores.
Un aspecto importante es la cantidad de producto a usarse: más enzimas no significa que sea mejor. Aunque, como nos explica la Dra. Valle de Alltech, una mayor cantidad “va a mejorar la velocidad de desdoblamiento”. Debemos tener en cuenta que mientras esté presente el sustrato, la enzima añadida va a actuar, hasta que se acabe. Finalmente, todo es un reflejo del costo, por eso no se debe añadir producto de más. Es necesario encontrar la mejor correlación del nivel de inclusión en el alimento por desdoblamiento del nutriente para la especie que queremos, mediante investigación y trabajos de campo. Siempre habrá que hacer pruebas para constatar que lo que se está haciendo en la granja es lo mejor.
¿Qué diferencias hay entre las enzimas en el mercado?
Hay muchas enzimas en el mercado, desde aquellas producidas por empresas de renombre que llevan 30 años investigando y comercializando, hasta las que surgen de la noche a la mañana de países y empresas que, particularmente, no habían brillado por su investigación y desarrollo, pero que son más baratos. No olvidemos que lo barato, sale caro.
Una dieta puede ser barata y al final salir carísima en cuanto a la cantidad de kg de pollo/m2 de producción. Lo que se necesita es aplicar una fórmula para la expresión genética del ave, sin embargo se necesita de una buena calidad para expresar la genética. Como bien señala el Dr. Camacho, “el cliente ya pagó su genética y no debe haber peros en este tipo de aditivos”.
Nos comenta además que “todas las enzimas sirven; lo que a veces no sirve es el producto, ya que no libera las unidades especificadas, no tiene un análisis garantizado, está sobrevaluado por presión comercial de la matriz o porque las combinaciones soya-sorgo o soya-maíz no están bien calculadas”.
La diferencia entre los productos puede radicar en la forma de fabricarse, actividades que prometen, presentación, niveles de inclusión, calidad, termoestabilidad, contaminantes, etc. Los contaminantes pueden ser las bacterias del aire: el ambiente de producción tiene que estar purificado para que las bacterias extrañas no compitan con las que producen enzimas y transmitan sus compuestos directamente al producto final.
La termoestabilidad, que marca diferencias entre enzimas, radica en la protección que tienen. Algunos productos en polvo están recubiertos con compuestos como el glicol para resistir hasta 95º C. No obstante, otra de las diferencias que hay es el hecho de que no tengan recubrimiento, que sean “intrínsecamente termoestables”. “Este concepto es un desarrollo biotecnológico en la producción de la enzima en el que hay dos pasos: la sustitución de algunos aminoácidos para darle termoestabilidad y la glicolización en dos diferentes niveles de la cadena”, nos explica el Dr. Jorge Rubio de AB Vista de México y Centroamérica. Pero la estabilidad con este desarrollo no se queda solo a nivel térmico, “también le brinda una mayor estabilidad gástrica, por lo que, al entrar en contacto con el sustrato, hay una liberación más rápida de los nutrientes”. Las enzimas recubiertas tardan entre 30 y 35 minutos en actuar, mientras que las no recubiertas su acción es inmediata, aspecto importante debido al corto tiempo de estancia en el buche.
Pero, quizás la diferencia más importante sea en el servicio. “La adaptación al cliente nos permite crear estrategias, dependiendo de los granos que usan o de otras condiciones. Es importante evaluar los trabajos de investigación y de campo que se hayan hecho, para tener una justificación científica” nos comenta la Dra. Valle, de Alltech. Al final del día, todo va a estar en función de la confianza que el nutriólogo tenga del producto que use. Para ello, es importante saber qué rastreabilidad tiene, con qué respaldo cuenta o si tiene un control de calidad adecuado. Como señala el Dr. Carter de Novus: “hay dos cosas que marcan la diferencia: tener productos de excelente calidad que cubran las necesidades y el hecho de asegurarnos que se usen bien y que cumplan con el objetivo del nutriólogo”.
Otra diferencia son las enzimas de “segunda generación” que son de origen bacteriano, con una mayor bioactividad en el sustrato en comparación con las fúngicas. Por ejemplo, “hablando en química pura, una fitasa de hongos es un inositol 3-fosfato, lo que quiere decir que por las cadenas que tiene el ácido fítico va a empezar a hidrolizar hasta 3 ligaduras del ácido fítico. En el caso de la fitasa bacteriana, es un inositol 6-fosfato, tiene capacidad de poder hidrolizar más cantidad de ligaduras del ácido fítico, hasta 6, es una hidrolización completa” resalta el Dr. Santiago de Danisco. Un aspecto importante es la velocidad de la hidrolización; es un proceso muy rápido que tarda entre 5 y 15 minutos. La Dra. Viviana Schoreder de Danisco señala que “en un estudio hecho con E. coli se habla también de la velocidad con que se rompen esas cadenas, lo que es vital en la alimentación animal, porque entre más rápido sea, más se garantiza que se absorban esos nutrientes, en lugar de que pasen de largo por el tubo digestivo”.
Es importante también saber qué rompen y en dónde. Para un mejor aprovechamiento del ingrediente, no es lo mismo desdoblar xilanos estructurales que xilanos solubles. Como nos señala el Dr. Rubio de AB Vista, “nosotros liberamos almidón al romper enlaces de la fibra neurodetergente, de xilanos estructurales”.
Factores antinutricionales
Las enzimas trabajan también sobre factores nutricionales, lo que mejora la digestión y es conducente a una mayor absorción de nutrientes. El Dr. Camacho de Novus señala que “debe haber un balance entre lo que se libera y el valor económico, que se debe tener bien calculado y evaluado”. Cada cliente tiene que probar y hacerse un traje a la medida. Hay otras cosas que se deben tomar en cuenta, como por ejemplo si usan otras ayudas de la digestión o la vacuna contra la coccidia. Lo interesante es que más allá del costo, mientras más rápido se dé cuenta el nutricionista de los factores antinutricionales y de cómo ayudan las enzimas, mejor será.
Pero, además de la nutrición, hay problemas en la producción que se pueden solucionar con las enzimas. Es por eso que el interés debe ir más allá del costo. Por ejemplo, “si un productor tiene el problema de huevos manchados de heces fecales, debido a diarreas mecánicas por factores antinutricionales, porque sale agua intracelular para evitar que se empaste y fermente el bolo alimenticio, y que dañe los enterocitos; se produce entonces una señal de alerta y en consecuencia viene la deyección. Por la cercanía con el oviducto sale el huevo y se mancha”, comenta el Dr. Camacho. Además, “los fitatos causan irritación de la mucosa intestinal, por lo cual hay una respuesta de producción de moco y la consecuente disminución en la absorción de nutrientes”, comenta el Dr. Rubio de AB Vista.
Futuro de las enzimas
Todos concuerdan en que el futuro de las enzimas es prometedor. Puras o en combinación, dependiendo de lo que busque el cliente: la tendencia es de un mayor crecimiento. Tal y como nos señala Scott Carter de Novus: “antes de 2008, apenas el 20% de las dietas de pollos de engorda utilizaba fitasas y carbohidrasas, sin embargo, en ese año llegamos al punto de inflexión en el que se descontroló el costo de los alimentos balanceados. El uso de la fitasa pasó entonces del 20% al 85% de los alimentos de pollos, al menos en Estados Unidos, y lo mismo pasó con las enzimas que liberan energía”.
Para ello, debemos esperar desarrollos y mejoras importantes en la termoestabilidad de los productos, o enzimas que se dirijan a ingredientes o subproductos específicos. Señala el Dr. Carter que “el futuro es que podamos extraer cada aminoácido, cada kilocaloría de los ingredientes de la dieta. Ya no estamos en la era de las dietas de maíz y soya”. El nutriólogo tiene ahora que enfrentarse a ingredientes más complejos, a más subproductos que antes, y la cuestión es que dichos ingredientes cambian y evolucionan constantemente. AB Vista nos adelanta que hay nuevos productos en puerta para el próximo año y perfeccionamiento de los que ya tienen, pero que su política es la de “nuevos productos dirigidos a sustratos específicos”. En el caso de Novus, “en el futuro vienen desarrollos de nuevos productos del lado energético y de la fitasa”. En el caso de Danisco, están trabajando en una nueva amilasa más bioactiva que la actual, de origen bacteriano, que próximamente estará en Latinoamérica.
El mercado latinoamericano de enzimas está muy competido, pero va en crecimiento. “Hay competencia tecnológicamente fuerte, pero la idea es seguir desarrollando e innovando para sacar productos y soluciones enfocadas a la producción”, nos comentan en Danisco.
Además, se sabe que hay un mayor campo de acción de las enzimas. Hasta ahora, el nutriólogo ha aplicado enzimas de manera demasiado conservadora. Los estudios han mostrado que hay más sustrato para las enzimas del que se había estimado: la fibra indigerible, la porción no digestible del almidón, la proteína que se encuentra encapsulada, o la proteína ligada a un carbohidrato por el proceso de secado del grano.
Conclusión
Cómo bien dijo la Dra. Schroeder de Danisco, “las enzimas ya no son una moda, ya no son un aditivo, son un ingrediente más de las dietas avícolas. Tampoco son un commodity, ya que sí hay diferencias entre las diferentes marcas”. Pero la decisión de elección se la dejo al lector.
Se dice que quizás, si no hubiera habido crisis de granos no se estarían usando tanto las enzimas. Cualquiera que sea el o los factores causales, el hecho es que las enzimas están aquí y se vislumbra un mayor uso. Tenemos que escudriñar la nutrición y sacarle provecho, además, un aspecto importante que hay que tomar en cuenta es que son productos 100% naturales, lo que ayuda a que la producción sea más aceptable para el consumidor.