FITASAS Y DEGRADACION DEL ACIDO FITICOMEJORA DE LA PRODUCTIVIDAD EN GANADO PORCINO

José Angel LópezDSM Nutritional Products

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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

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El ácido fítico (I)

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• El ácido fítico es un ácido orgánico que contiene fósforo y estápresente 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

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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

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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

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¿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)

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Estructura del ácido fítico y del fitato

A: Acido fíticoB: Fitato

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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?)

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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

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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

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Efecto del ácido fíticoLas 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

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Tratamiento Especie Edad (días)

% Ac. Fítico Disminución de la GP (%)

Referencia

1. Control2. Ac. Fítico

Lechones 25 - 46 0,002,00

---37

Woyengo, 2012

1. Control2. Ac. Fítico

Pollos 28 - 46 0,001,65

---44

Shan & Davis, 1994

1. Control2. Ac. Fítico

Pollos 8 - 22 0,001,65

---28

Onyango & Adeloa, 2009

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Mecanismo de acción del ácido fítico

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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 

Aumento de secreción de las enzimas digestivas en el 

Intestino delgado

Ac. fítico de la dieta ligado a los nutrientes 

endógenos 

Reducción de la reabsorción de 

nutrientes endógenos

Aumento de flujo endógeno ileal de nutrientes 

Reducción de la digestibilidad de nutrientes en ileon

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 bicarbonatos minerales y de mucinas en el Int. delgado 

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Efecto en la digestibilidad mineralLa 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)

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Efecto en la pérdida endógena de mineralesEl 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.

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Efecto de una fitasa de última generaciónLiberación de P digestible y Na

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0,00

0,04

0,08

0,12

0,16

0,20

0,00

0,40

0,80

1,20

1,60

500 FYT 1000 FYT 1500 FYT 2000 FYT

P digNa

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Digestibilidad del N y de los aminoácidosCerdos 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 S15

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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)

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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

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• 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

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

Fuente: DSM Nutritional Products Iberia 2012

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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

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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 destetadosAndrzej Rutkowski. Poznan University, study 2/2010, Polonia

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Tratamiento Descripción Gan. Peso ICT-1 Control + (CP) 17,50 1,93ab

T-2 Control – (CN) 16,70 2,06a

T-3 CN + 500 FYT de FUG 17,50 1,76bc

T-4 CN + 1000 FYT de FUG 18,00 1,80bc

T-5 CN + 2000 FYT de FUG 17,80 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

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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 destetadosD. Torrallardonaa, J. Brozb. aIRTA, Mas Bove, España; bDSM Nutritional Products Ltd, Kaiseraugst, Suiza (Doc nº 00001788)

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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)

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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 destetadosP. Guggenbuhl, A. Simoes Nunes, A. Piñon, C. Portier, N. Kurtz y A. Lehmann DSM Research Nutrition Center (CRNA), Francia (Doc nº 2500761)

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Tratamiento Descripción GMD IC DAP DACaT-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

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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 UEEuronutrition Research Center. CCPA Group. Francia (P1-P2 11 03 EX)

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Tratamiento Descripción GMD ICT-1 Control positivo (CP) 530b 1,54T-2 Control negativo (CN) 457ª 1,53T-3 CN + 1500 FYT de F-NP 564b 1,52T-4 CN + 1000 FYT de FUG 580b 1,50T-5 CN + 500 FTU de F-P 563b 1,51T-6 CN + 500 FTU de F-N 551b 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

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Eficacia de una fitasa de última generación en los parámetros productivos y en la digestibilidad del P y el Ca en cerdos crecimientoD. Torrallardonaa, J. Brozb. aIRTA, Mas Bove, España; bDSM Nutritional Products Ltd, Kaiseraugst, Suiza (Doc nº 00001789)

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Tratamiento

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 el Ca (P<0,001)

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La utilización de las fitasas

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• 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

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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)

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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

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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 carbohidrasas28

¡¡Muchas gracias por su atención!!