Juan Hilário de Araújo Ruiz
Med Vet, Espec Nutrição e Produção de Aves e Suíno
Animal Nutrition - BASF S.A.
Resumo
Os elevados preços de fontes de fósforo para dietas de suínos e aves
levaram aos nutricionistas a buscarem alternativas para otimizar o aproveitamento das rações. Aproximadamente 70% do fósforo que compõe os grãos dos vegetais como o milho, a soja, o trigo e o arroz está na forma de fitato. O fitato é uma molécula estável onde estão ligados minerais como o fósforo e o cálcio e também proteínas e carboidratos. Este tipo de molécula torna indisponíveis nutrientes como o fósforo no trato digestivo de suínos e aves. Este fitato pode ser hidrolizado adicionando as dietas a enzima fitase. Vários estudos demonstram que a fitase oriunda de uma cepa específica do fungo Arpergillus niger possui uma boa resposta a liberação de nutrientes do fitato quando utilizado em doses crescentes. Nos últimos anos, várias empresas de nutrição e produção de suínos e aves adotaram com sucesso o uso de altas doses de fitase. Para o sucesso desta tecnologia alguns fatores são importantes como por exemplo observar na dieta uma adequada relação de cálcio/fósforo e uma adequada suplementação de vitamina D3. Esta dose e resposta da fitase oriunda desta cepa específica de fungo Aspergillus niger através do uso de matrizes nutricionais na formulação das dietas funciona como uma ferramenta prática para os nuticionistas otimizarem o aproveitamento e também os custos das rações para suínos e aves.
Introdução
O mundo apresenta, nos dias atuais, um contexto de tendências de manutenção dos preços nos alimentos, em geral, em patamares elevados. Neste contexto inclui-se a cadeia produtiva de proteína animal. Os custos com a alimentação animal representam de 50 a 80% nos custos totais de produção do kg de carne, ovos e leite. Destacamos também as tendências relativas às questões regulatórias quanto à presença de resíduos de antibióticos na carne e quanto às restrições ao uso de aditivos antimicrobianos na alimentação animal, que limitam o uso de tecnologias tradicionais visando a melhoria da eficiência alimentar. Considerando estas tendências, todas as tecnologias alternativas que melhorem o aproveitamento do alimento e possam otimizar os custos das rações estão sendo amplamente estudadas. Dentre estas tecnologias, salientamos a utilização das fitases, enzimas capazes de catalisar o fósforo fítico ou fitato contidos principalmente nas sementes dos vegetais. O fitato é uma forma de fósforo indisponível para os animais monogástricos, aves e suínos, contidos nos alimentos de origem vegetal.
O fósforo é um mineral essencial para os animais e vegetais. Este mineral desempenha importantes funções nos processos metabólicos. Nos animais aproximadamente 80% da matéria mineral está localizado no tecido ósseo formado principalmente pelo fósforo e cálcio. Nos vegetais dois-terços do fósforo encontrado estão sob a forma de fitato, também chamados de sais de ácido fítico. O fitato além de indisponibilizar o fósforo para alimentação de monogástricos, também forma quelatos com cátions bivalentes como o Cálcio, Manganês, Magnésio, Ferro, Zinco, Cobre; assim como, com proteínas e carboidratos reduzindo também a digestibilidade destes nutrientes.
Para atingir os requerimentos nutricionais das aves e dos suínos em dietas a base de milho e farelo de soja é necessário suplementar com outras fontes de fósforo como, por exemplo, o fosfato bicálcico e a farinha de carne, devido à indisponibilidade do fósforo fítico contido nos vegetais. Esta suplementação normalmente eleva os custos da dieta.
Os primeiros testes com uso de fitase em dietas para animais datam de 1968, ou seja, cerca de 40 anos atrás. Devido ao pouco aproveitamento do fósforo fítico pelos animais monogástricos e os altos teores destes excretados nas fezes, na Europa, um dos principais objetivos do uso das fitases era a redução da excreção de fósforo fítico e também nitrogênio, considerados importantes agentes poluentes.
Anos após, com o aparecimento da BSE (“Doença da Vaca Louca”) na Europa e a proibição do uso de fontes de fósforo de origem animal nas rações em vários países da União Européia, o uso de fitases nas dietas se tornou ainda mais comum devido aos custos elevados de fontes de fósforo de origem inorgânica como o fosfato monocálcico.
No Brasil os preços das fontes de fósforo, no final de 2007, sofreram significativos aumentos, principalmente o fosfato bicálcico, acompanhado pela farinha de carne o que tornou o uso de fitase mais comum nas rações para aves e suínos, devido à otimização nos custos de formulação.
Em relação à dose resposta de fitases, estudos em fitases oriundas de uma cepa específica de fungo Aspergillus niger confirmam que uma maior inclusão nas rações acima dos usuais 500 FTU/kg nas dietas de frangos e suínos e 300 FTU/kg nas dietas de galinhas poedeiras, melhoram o aproveitamento da ração, diminuem a excreção de poluentes e otimizam os custos das rações.
Substrato
Fitato: reserva de fósforo nos vegetais e fator anti-nutricional para os animais
As plantas retiram seus nutrientes do solo. Nos vegetais quando maduros seus nutrientes são armazenados nos grãos, ou seja, nas sementes. Os teores de fósforo são especialmente elevados nos grãos e os seus derivados como os farelos. Nos vegetais existem a forma do fósforo orgânica e inorgânica. A parte orgânica consiste em fosfolipídeos e fitatos, ou sais de ácido fítico (figura 1). Os fitatos são classes complexas de compostos, sendo uma importante reserva de nutrientes para os vegetais, mas agem diminuindo o aproveitamento do alimento pelos animais. Estes mecanismos de ação não estão totalmente elucidados. Sabe-se que os fitatos tornam o fósforo da dieta indisponível para a alimentação animal. É considerado um fator anti-nutricional que diminui a disponibilidade de diversos minerais, proteínas, carboidratos e inibe a ação de enzimas digestivas como a pepsina, a alfa-amilase e a tripsina. O fitato forma quelatos com cátions bivalentes como o Cálcio, Manganês, Magnésio, Ferro, Zinco, Cobre, além de proteínas e carboidratos (figura 2).
A quantidade de fitatos nos vegetais pode variar de acordo com alguns fatores como a espécie vegetal, a qualidade do solo, a quantidade e época de aplicação de fertilizantes. A quantidade de fitato em alguns dos principais alimentos utilizados em dietas para aves e suínos no Brasil esta listado abaixo.
Ação da fitase microbiana sobre o fitato
Os primeiros testes com uso de fitases exógenas de origem microbiana (Aspergillus spp 3-fitase) em dietas para animais datam de 1968. Desta data para os dias atuais vários estudos foram realizados.
Os vegetais possuem uma pequena quantidade de fitase endógena, mas esta é degrada no estômago dos animais devido ao baixo pH tendo pouca ou nenhuma ação sobre o fitato. Os animais por sua vez produzem quantidades muito pequenas de fitases endógenas pelas bactérias da flora normal do trato gastro intestinal ou mesmo pela mucosa intestinal, que são insuficientes para catalisar a grande quantidade de fitato presente nos grãos utilizados na alimentação animal.
A enzima fitase exógena de origem microbiana por ser ácido-fosfatase atua em faixa de pH e temperatura mais amplas que a fitase endógena oriundas de plantas.
A obtenção industrial da enzima fitase microbiana é baseada na utilização de microorganismos principalmente fungos do gênero Aspergillus por intermédio de técnicas de DNA recombinante. No caso das fitases oriundas de uma cepa específica de fungo Aspergillus Níger, os produtos finais podem ser líquido ou pó. O produto pó recebe uma camada de revestimento que lhe confere estabilidade física e química. O produto revestido mantém sua atividade após processos de peletização à 85 o C e é adequado para uso em suplementos vitamínicos e minerais como premixes e núcleos.
A enzima fitase (Aspergillus niger 3-fitase) age hidrolisando o substrato ácido fítico no fitato na posição C3 (figura 3), hidrolisa na seqüência as posições 4, 5, 6, e depois na posição um. O sexto grupo na posição dois não é hidrolisado.
Dose e resposta (FTU/kg)
Em relação à dose resposta de fitases, estudos em fitases oriundas de uma cepa específica de fungo Aspergillus niger confirmam que uma maior inclusão nas rações acima dos usuais 500 FTU/kg nas dietas de frangos e suínos e 300 FTU/kg nas dietas de galinhas poedeiras, melhoram o aproveitamento da ração, diminuem a excreção de poluentes e otimizam os custos das rações.
Liberação de nutrientes do fitato (FTU/kg)
Vários estudos permitiram avaliar e quantificar a capacidade das fitases da cepa específica de fungo Aspergillus niger de liberar nutrientes do fitato. Com base nestas informações foi possível construir uma matriz nutricional que pode ser utilizada em programas de formulação permitindo aos nutricionistas analisar o impacto da fitase nas dietas. Atualmente isto funciona como uma ferramenta prática para os nutricionistas otimizarem o aproveitamento e os custos das rações para suínos e aves.
Hoje, por exemplo, podemos analisar o efeito de uma dose de fitase de 500 FTU / kg ou 1000 FTU / kg e seu impacto na dieta, utilizando esta informação para uma tomada de decisão.
Considerações e ponderações no uso de altas doses de fitase
A ação da fitase microbiana sobre o fitato pode ser influenciado por alguns fatores como a quantidade de substrato (fitato), a relação entre cálcio/fósforo, os níveis de Ca e a suplementação de vitamina D3 das dietas.
A atividade da fitase no trato digestivo dos animais é influenciada pelo pH, umidade, temperatura, presença de minerais, presença de outras enzimas e taxa de passagem.
Para o uso de altas doses de fitase são pontos importantes também a qualidade da fitase, idoniedade do fornecedor, as bases científicas que validam as matrizes nutricionais da fitase, a adequada conservação e manuseio da fitase até o seu uso. As enzimas fitases são proteínas globulares, em geral, sensíveis ao contato com cátions bivalentes (cobre, zinco, ferro) , umidade e a altas temperaturas quando não são protegidas por revestimento.
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