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Enzimas necesarias en las dietas porcinas para hidrolizar la fibra de los cereales y sus co-productos

Aunque los cerdos no son particularmente eficientes en la fermentación de la fibra, afortunadamente en el mercado hay varias enzimas que la degradan, pero es importante usar enzimas específicas que coincidan con el sustrato.

Muchos ingredientes de los piensos para cerdos tienen un elevado contenido en fibra y, como no son unos animales especialmente eficientes en la fermentación de la fibra dietética, el mercado dispone de diversas enzimas que degradan la fibra para su inclusión en las dietas porcinas. Sin embargo, como en todas las enzimas, es importante que cada enzima coincida con su sustrato específico ya que hay una gran variedad de tipos de fibras incluidas en las dietas de los cerdos: no todas las carbohidrasas son igualmente adecuadas para todas las dietas. Los tres principales tipos de fibras en los cereales y sus co-productos son los arabinoxilanos, celulosa y beta glucanos lineales de enlaces mixtos. Sus estructuras y fermentabilidad son muy diferentes.

Arabinoxilanos

Los arabinoxilanos suelen constituir entre el 50 y el 60% de toda la fibra de los cereales y sus subproductos. Los arabinoxilanos consisten en un eje principal de xilosa a la que se unen unas cadenas laterales de arabinosa, galactosa y grupos acetil. En algunos casos hay ácidos fenólicos, como el ácido ferúlico y el ácido cumárico, unidos a las cadenas laterales, lo que permite un enlace entre los arabinoxilanos y la lignina. A menudo se añade la enzima endo-xilanasa a las dietas porcinas para incrementar la fermentabilidad de los arabinoxilanos. Sin embargo, en dietas a base de maíz o sus co-productos ha sido difícil demostrar una respuesta positiva a la adición de xilanasa mientras que su uso en las dietas a base de trigo a menudo aumenta la digestibilidad energética. La razón de esta diferencia puede ser que la endoxilanasa solo hidroliza enlaces entre las unidades de xilosa y la cadena principal. Se cree que los microbios de la parte final del intestino tienen una baja capacidad para sintetizar la enzima arabinofuranosidasa, que se necesita para hidrolizar el enlace éster que une dos unidades de arabinosa a la cadena lateral. Por lo tanto puede ser importante añadir también arabinofuranosidasa a las dietas. La lignina es un gran obstáculo para la fermentación y, para aumentar la fermentabilidad de los arabinoxilanos, es importante eliminar los ácidos fenólicos de las cadenas laterales ya que son los que enlazan con la lignina. Esto se puede conseguir añadiendo esterasas que hidrolicen el enlace entre la cadena lateral de arabinoxilano y el ácido ferúlico o cumárico. De este modo, añadiendo tanto arabinofuranosidasa, esterasa de ácido ferúlico y esterasa de ácido cumárico junto con endoxilanasa a las dietas, aumenta la posibilidad de aumentar la fermentación de la fibra.

Celulosa

La celulosa es el otro componente principal de la fibra en los cereales y a menudo comprende el 20-30% de su fibra total. La celulosa es un homopolisacárido que sólo contiene glucosa y consiste en zonas cristalinas y otras amorfas. En las cristalinas, las largas cadenas lineales de unidades de glucosa están estrechamente compactadas y ancladas por enlaces de hidrógeno, lo que hace que la fermentación sea casi imposible. Por el contrario, en las regiones amorfas, las cadenas de glucosa están compactadas menos estrechamente, por lo que es posible que estas regiones fermenten. Para la fermentación de la celulosa amorfa se necesitan las enzimas endoglucanasa, exoglucanasa y beta-glucosidasa, pero se cree que estos 3 tipos de enzimas son producidas por la microflora de la parte final del intestino, por lo que la celulosa amorfa es, al menos en parte, fermentada por los cerdos. Se desconoce si esta fermentación puede aumentarse o no mediante la adición de enzimas exógenas, pero generalmente no se incluyen en las dietas para cerdos, aunque algunos de los llamados cócteles de enzimas pueden contener las endoglucanasas necesarias para hidrolizar los enlaces beta-1.4 entre las unidades de glucosa de la celulosa.

Beta glucanos de enlaces mixtos

Los beta glucanos de enlaces mixtos presentes en algunos cereales y sus co-productos están menos compactados que las largas unidades de glucosa de la celulosa porque los enlaces beta 1.3 insertan pliegues en las cadenas de glucosa, lo que evita la compactación entre cadenas adyacentes. Se necesitan 2 enzimas, endo beta 1.3 glucanasa y endo beta 1.4 glucanasa, para hidrolizar los enlaces de los beta glucanos de enlaces mixtos y ambas enzimas son expresadas por la microbiota de la parte final del intestino porcino. Como consecuencia, los beta glucanos de enlaces mixtos son casi completamente fermentados en el tramo final del intestino sin que sea necesario añadir fuentes exógenas de dichas enzimas en la dieta.

Conclusiones

Los arabinoxilanos y la celulosa constituyen el 70 - 80 % de la fibra de la mayoría de cereales y de sus co-productos. Como los arabinoxilanos son el componente principal de estas fibras, la mayor parte del desarrollo de enzimas exógenas degradadoras de carbohidratos se ha centrado en este componente. Sin embargo, una degradación exitosa de los arabinoxilanos probablemente no incluye sólo una enzima xilanasa para hidrolizar los enlaces éster entre las unidades de xilosa de la cadena central. Seguramente se obtendría una hidrólisis mayor si se incluyen enzimas desramificadoras como la arabinofuranosidasa, estearasa de ácido ferúlico y de ácido cumárico. Las enzimas degradadoras de celulosa no suelen estar incluidas en las dietas para cerdos debido a que tienen una efectividad limitada y no se necesitan enzimas para degradar los beta glucanos de enlaces mixtos ya que los microbios del intestino posterior ya expresan las enzimas necesarias para la hidrólisis de estos componentes.

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