Notas de investigación

 

Un estudio de las estrategias de asignación de valor de aminoácidos a las fitasas

 

A study of the strategies of amino acid value assignment to phytases

 

María Alejandra Pérez Alvaradoª, Diego Alfredo Calderón Montañez^a, Diego Braña Varela^a,b, José Antonio Cuarón Ibargüengoytia^a,b

 

^a Programa de Maestría y Doctorado en Ciencias de la Producción y la Salud Animal, Facultad de Estudios Superiores - Cuautitlán, UNAM. México. palvaradoa@hotmail.com.

^b Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Fisiología y Mejoramiento Animal, INIFAP. México.

 

Recibido el 24 de septiembre de 2014.
Aceptado el 6 de marzo de 2015.

 

Resumen

Se evaluó el comportamiento productivo de cerdos sometidos a una reducción de aminoácidos en la dieta. Durante 63 días, con un total de 96 cerdos en dos bloques y con peso inicial promedio de 42.7 ± 4.58 kg, se estudiaron seis tratamientos producto de un arreglo factorial 2 × 3 (2 dietas, CP= dieta convencional y CN= dieta reducida en aminoácidos) y (3 equipares de fitasa: 0, sin fitasa; Fitasa A y Fitasa B). Semanalmente se registró el consumo de alimento; los cerdos se pesaron en intervalos de 21 días y se midió la profundidad de grasa y del músculo largo dorsal con un ultrasonido de tiempo real al inicio y final del ensayo; en los días 10, 31 y 52 del experimento, se determinó además la concentración plasmática de nitrógeno de urea. No hubo efectos en ninguna de las variables productivas (P>0.15), excepto en la eficiencia alimenticia acumulada a los 63 días (P<0.08), donde los tratamientos con fitasa fueron superiores. En la utilización de nutrientes, sólo hubo efecto de la dieta para lisina digestible (P<0.03), pero las concentraciones plasmáticas de nitrógeno de urea fueron las mismas (P<0.18). En conclusión, reducir la concentración de aminoácidos en dietas para cerdos desde los 40 kg de peso corporal, no afecta el comportamiento productivo por su capacidad para compensar diferencias en la densidad de nutrientes por el consumo; así el uso de fitasas debe proyectarse por la liberación de P y de energía.

Palabras clave: Cerdos, Crecimiento, Comportamiento productivo, Fitasa, Aminoácidos.

 

Abstract

The objective of this study was to evaluate the productive performance of growing pigs fed reduced amino acids diets by the use of phytase. During 63 d (three 21 d feeding phases), a total of 96 pigs in two blocks (consecutive farrowing groups), of an average initial weight of 42.7 ± 4.58 kg, were randomized to six treatments which consisted of a 2 × 3 factorial arrangement (conventional diet, a positive control= CP or reduced in amino acids by the addition of phytase, a negative control= CN) and (3 leads of phytase: 0, Phytase A or Phytase B). Weekly feed intake was recorded. At start and the end of each feeding-phase pigs were weighed and fat and muscle depths were measured using real time ultrasound. At the end of each feeding phase, blood samples were drawn to determine plasma urea nitrogen. Aside for final feed efficiency, which was slightly improved by phytase (P<0.08), there were no significant effects on any of the dependent variables during the 63 d trial (P>0.15). On the efficiency of utilization of nutrients, there was an obvious effect by level of digestible lysine (P<0.03), better in the lower lysine diets, although plasma urea nitrogen levels were the same for all treatments (P<0.18). In conclusion, a slight reduction in the concentration of amino acids, nor the addition of phytase to diets for pigs from 40 kg of body weight affect productive performance due to the inherent variation of the apportion and of the requirements.

Key words: Pigs, Growth, Productive performance, Phytase, Amino acids.

 

La razón primaria del uso de fitasas exógenas en los alimentos para animales es hidrolizar los fitatos, con lo que se logra la liberación de nutrientes, particularmente del fósforo, calcio y zinc quelados^(1,2). Por un efecto asociativo, la digestibilidad de otros elementos, se ve también beneficiada y se logra mejorar la digestión de la energía^(2,3,4) y de los aminoácidos^(5,6). En la producción de cerdos, el incremento en el aprovechamiento del fósforo es suficiente para justificar el uso de las fitasas y el impacto en la disponibilidad de energía es de consideración^(2,4), mientras que, en el caso de los aminoácidos, los beneficios son cuestionables^(7,8,9) porque la magnitud de mejoría en los coeficientes de digestibilidad es relativamente pequeña y muy variable⁽¹⁰⁾, dependiendo del ingrediente, de la dieta y del aminoácido de que se trate^(11,12,13).

En consecuencia, antes de proyectar ventajas por las mejoras en la digestibilidad de los aminoácidos, es necesario ponderar la variación. Por ejemplo, el incremento promedio en la digestibilidad ileal verdadera o estandarizada de todos los aminoácidos esenciales por efecto de fitasa, puede estar en el orden de 3.5 unidades porcentuales^(12,14,15), pero el coeficiente de variación (CV) de la digestibilidad inherente llegar a más del 30 %⁽¹²⁾. En la práctica, no se pondera la variación por la potencial liberación de aminoácidos a la acción de las fitasas y normalmente se asignan valores matriciales, lo que equivale a una reducción fija de la demanda y, por lo tanto, del aporte de nutrientes por los ingredientes, que redunda en un ahorro en el costo de las dietas. Esto supone un aporte teórico de aminoácidos, que bien puede descomponer el necesario balance entre los limitantes, pero las consecuencias son de menor importancia, porque la variación del requerimiento es mayor que aquélla inducida por el ajuste en la concentración en la dieta y por el "aporte" de las fitasas. Por ejemplo, el CV del requerimiento de lisina puede ser cercano al 20 %⁽¹³⁾, mientras que la reducción por el uso de la fitasa seguramente será menor al 5 %^(6,13,14). Adicionalmente, las dietas típicamente exceden los requerimientos promedio de la población⁽¹⁵⁾, quizá hasta en un 10 %. Por lo tanto, bien podría reducirse el contenido de aminoácidos en la dieta, por la variación inherente a los requerimientos, y por la menor magnitud del efecto esperado de la enzima. Así, la proyección de un valor de aminoácidos para fitasa, puede ser una forma segura de reducir los niveles de proteína en las dietas, con lo que se podrán mejorar los precios de los alimentos y quizá proteger el rendimiento de energía neta (EN), pero para aprovechar esto, es necesario asegurar que no se incurra en deficiencias.

Este trabajo, partió de la hipótesis de que la reducción de aminoácidos en la dieta de cerdos en crecimiento es posible, independientemente del valor de aminoácidos que se presuman liberados por la fitasa, sin que se altere el comportamiento productivo de los animales.

El trabajo se realizó en la granja de cerdos del Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Fisiología y Mejoramiento Animal, INIFAP, situado en Ajuchitán, municipio de Colón, Querétaro, México, a 20° 41' 42.09" N, 100° 00' 55.93" O y a 1,969 msnm. La temperatura promedio durante el experimento fue de 20.5 °C con una mínima y máxima registradas de 6.0 y 34.2 °C respectivamente y 43.47 % de humedad relativa promedio.

El experimento se condujo durante 63 días, con un total de 96 cerdos (hembras y machos castrados) producto de un cruzamiento GP8 x Fertilis 25 (Genetiporc, México) y con un peso inicial de 42.7 ± 4.58 kg, en dos bloques, que fueron grupos consecutivos de producción en intervalos de 28 días. Los animales se alojaron en corraletas individuales desde 14 días previos al inicio del experimento, período que se consideró de aclimatación para estandarizar las prácticas de alimentación y de manejo. Las corraletas están en un edificio tipo frente abierto, sin control de temperatura y con ventilación natural; cada corraleta tuvo una superficie efectiva de 1.2 m², con 30 % de piso con malla trenzada de acero y el resto de piso sólido de concreto, un comedero de tolva y un bebedero de chupón opuesto al comedero.

Para el desarrollo de los tratamientos, se partió de un muestreo de las matrices de diferentes fitasas en el mercado mexicano (n= 11), donde se seleccionó la que mostró un valor lo más cercano al promedio (Fitasa A) y aquélla con la mayor equivalencia de liberación de aminoácidos (Fitasa B). Los tratamientos (6), resultaron de un arreglo factorial (2 x 3), donde se partió de dos dietas que fueron un control positivo (CP), que consistió en una dieta convencional en la que no se incluyó fitasa, y una dieta control negativo (CN), en la que se redujeron los aminoácidos en función de un supuesto de liberación por las fitasas (Cuadro 1), y tres niveles o equipares por la adición o no de las fitasas: 1) CP, 0 (sin fitasa); 2) CP + Fitasa A; 3) CP + Fitasa B; 4) CN, 0 (sin fitasa); 5) CN + Fitasa A; 6) CN + Fitasa B.

El experimento siguió un programa de alimentación en tres fases, cada una de 21 días, en el que la formulación de las dietas se realizó mediante programación lineal a costo mínimo. La energía neta (EN) se fijó en 2.5 Mcal/kg, partiendo de los valores de los ingredientes, como se calcularon con las ecuaciones apropiadas⁽¹⁶⁾; con este nivel de EN se buscó evitar un efecto confundido por la liberación de energía por las fitasas⁽¹⁷⁾. Los niveles de lisina digestible (ileal estandarizada, Lysd) en el CP, para cada fase de alimentación, fueron los validados previamente para la población y correspondientes a los calculados con las rutinas del NRC ⁽¹⁸⁾; en relación a Lysd, se mantuvo un perfil de proteína ideal calculado por la divergencia entre el mantenimiento y la demanda para síntesis de proteína muscular⁽¹⁸⁾, cuidando las relaciones con Thr, Trp y Met, hasta el quinto aminoácido limitante (Ile/Val). Para el cálculo de las dietas del CN, simplemente se relajó la restricción en la densidad de aminoácidos del CP conforme a la proyección de liberación redondeada a la décima superior de la propuesta de aporte más alta (reducción aplicada, Cuadro 1). En todas las dietas, los niveles de Ca, P y de P disponible (Pd) para cada una de las fases de alimentación, se ajustaron por el uso de fitasa para resultar en una reducción de Pd del 29 al 48 % del requerimiento ⁽¹⁹⁾, con la finalidad de que el Pd en el CN (sin fitasas) no impidiera la máxima expresión del crecimiento^(20,21); en todos los casos, se cuidó que la relación Ca:P fuera la misma, i.e., Ca:P en el rango >1.0 o <1.15.

En el Cuadro 2, se detallan los ingredientes de las dietas y su análisis calculado; todos los alimentos se fabricaron en pellet con un tamaño de 4 mm. A manera de constatación, se analizaron los contenidos de materia seca (MS), proteína cruda (PC), calcio (Ca) y fósforo (P) conforme a los procedimientos de la AOAC⁽²²⁾. La alimentación fue a libertad dividida en dos comidas diarias (8000 y 1800 h) y los cerdos se pesaron al inicio y cada 21 días para estimar la ganancia diaria de peso (GDP). Diariamente se registró el alimento ofrecido y al final de cada semana se pesaron los remanentes en los comederos, para calcular el consumo diario de alimento (CDA) y la eficiencia alimenticia como la ganancia de peso en función del consumo (G/C).

Para estimar la composición corporal⁽²³⁾, al inicio y al final del experimento se realizaron mediciones de profundidad de la grasa dorsal y del músculo largo dorsal a la altura de la 10a y última costillas, sobre el punto 2 (P2) ubicado a 6.5 cm de la línea media, con un equipo de ultrasonido en tiempo real ALOKA SSD-500 (Aloka Co. Ltd.) usando un transductor lineal de 17.5 cm y 3.5 MHz.

Se calculó la eficiencia de uso de la EM, EN y Lysd, como la ganancia diaria de peso (GDP) en función del consumo de cada uno de estos nutrientes: Eficiencia de EM, g/Mcal= GDP, g / (CDA, g × EM en la dieta, Mcal); Eficiencia de EN, g/Mcal= GDP, g / (CDA, g × EN en la dieta, M cal); Efici en ci a de Lysd, g= GDP, g / (CDA, g × Lysd en la dieta, g).

Diez días después de iniciada cada una de las fases de alimentación, los cerdos se sometieron a un ayuno de 7 a 8 h, al retirar el alimento 2 h después de la comida de la mañana, para sangrar por punción de la vena cava anterior, con aguja calibre 21G, conectada a tubos de 10 ml con heparina de litio pulverizada (BD Vacutainer^®, México), a fin de separar el plasma, en el que se determinó el nitrógeno de urea usando un kit reactivo (RandoxLabs^®, Reino Unido) con un analizador automático (Selectra Junior, Vital Scientific Dieren, Países Bajos).

El análisis estadístico de los datos se condujo como un diseño de bloques completos al azar, siendo los bloques los dos grupos de producción usados; se distinguieron los efectos mayores del sexo, de la dieta (CP o CN), de fitasa (0, A o B) y sus posibles interacciones. Los cálculos se facilitaron con los procedimientos GLM y MIXED (respuestas repetidas en el tiempo), del paquete estadístico SAS (v.9.2) y las variables dependientes se presentan como las medias de mínimos cuadrados de la respuesta acumulada a los 63 días del período experimental, salvo el N de urea en plasma que se ponderó al tiempo.

La reducción en el contenido de aminoácidos, como se proyectó con los valores en el Cuadro 1, resultó en una reducción del costo relativo de los alimentos CN equivalente al 5.82 % del CP en el promedio de las tres fases de alimentación (Cuadro 2), consecuencia de la reducción en la concentración de las pastas de oleaginosas, particularmente de soya, y ligeros ajustes de los aminoácidos cristalinos, con lo que se pudo mantener relativamente constante la relación entre los aminoácidos limitantes.

Al analizar las respuestas en el tiempo, las tendencias de comportamiento fueron paralelas (P>0.43), mientras que los efectos del sexo fueron los obvios y resultado de los patrones de consumo y maduración de los tejidos^(24,25). En ninguno de los casos se encontraron cualquiera de las posibles interacciones (P>0.17), por lo que, los resultados se presentan en los Cuadros 3 y 4, como las medias de mínimos cuadrados de las respuestas acumuladas al final del período experimental, mostrando los efectos mayores del sexo, cuando ocurrieron, al pie de los mismos cuadros. Con el N urea en plasma sanguíneo, no se encontraron efectos del tiempo, de los tratamientos o su interacción (P>0.19), por lo que las medias en el Cuadro 4 corresponden a los tres períodos de muestreo.

No se encontraron diferencias en los parámetros productivos entre tratamientos para la respuesta acumulada a 63 días (P>0.10), por lo que, independientemente del esquema de formulación, o del valor de liberación de aminoácidos que se asigne a las fitasas, no se alterará la respuesta productiva (Cuadro 3). Se encontró un efecto de la dieta (CN vs CP) en la eficiencia de uso de la Lysd consumida (P<0.03), consecuencia directa de la densidad del nutriente en los alimentos, pero la adición de cualquiera de las fitasas no indujo una mejoría detectable (P>0.24). Sin embargo, el nitrógeno de urea en plasma, como un indicador de los requerimientos y eficiencia de uso de los aminoácidos, no mostró diferencias para los efectos de la dieta, del tiempo (fase de alimentación) o de fitasa (P>0.18).

Una reducción moderada en el contenido de aminoácidos de la dieta (propiamente de proteína excedente) no afecta el comportamiento productivo de los cerdos durante su crecimiento, y podría resultar en menores consumos (≈ 10 %), sin que se altere la eficiencia alimenticia, de uso de la lisina o de la energía; como puede corroborarse por la identidad con las concentraciones de N de urea en sangre, entre tratamientos y en el tiempo.

En conclusión, se puede optimizar la rentabilidad relajando ligeramente la concentración de aminoácidos en las dietas, como se mostró en este caso con cerdos desde los 40 kg de peso corporal, por ejemplo, al eliminar factores de seguridad innecesarios en la formulación y descansando en la enorme variación del consumo voluntario de alimento. La asignación de valores de aminoácidos a las fitasas con una matriz de factorización, puede confundir la formulación y posiblemente inducir a pérdidas de precisión en la satisfacción puntual de los requerimientos. En suma: la liberación de nutrientes por la acción de enzimas exógenas no resulta en aumentos de la productividad de los animales cuando estos nutrientes se proveen al requerimiento o lo rebasan.

 

LITERATURA CITADA

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