Endoxilanasas: hidrolizando la fibra para romper paradigmas

  • Categoría de la entrada:Corporativo

Tradicionalmente la fibra se ha descrito como el conjunto de carbohidratos que no pueden ser digeridos y absorbidos en el intestino delgado, llegando intactos al colon o el ciego. Desde esta perspectiva, múltiples compuestos cumplen con la característica descrita anteriormente, por lo que el concepto de la fibra puede resultar confuso debido a la interpretación química difusa que muchas veces se complejiza debido al método de determinación empleado y al efecto fisiológico de la fibra en el animal (Choct, 2015).

Por lo tanto, una aproximación que busca dar claridad al concepto de fibra dietaria fue proporcionada por Choct en el 2015, definiéndola como la suma del contenido de polisacáridos no amiláceos (PNA) con la lignina. Dentro del primer componente existen fracciones solubles e insolubles que junto con la cantidad de cada una en los ingredientes y el alimento final van a relacionarse con el comportamiento gastrointestinal de los animales. Estos polisacáridos presentan propiedades anti nutricionales que pueden ser reducidas mediante la utilización de carbohidrasas, principalmente xilanasas debido a que las materias primas presentan una alta proporción de complejos de arabinosa y xilosa (aproximadamente entre un 40 y un 50% de PNA totales) y esta es resistente a la hidrolisis en el tracto gastrointestinal, en ausencia de una xilanasa.

La xilanasa ha sido utilizada tradicionalmente para aumentar la digestibilidad de los ingredientes debido a la reducción de la viscosidad, mejorando el aprovechamiento del alimento consumido y aumentando la eficiencia de las enzimas endógenas. No obstante, las dietas empleadas actualmente tienen una menor proporción de polisacáridos solubles por lo que ha cobrado importancia la manera en la que se da la hidrolisis de los PNA por sus efectos sobre la fermentación de la fibra en el intestino grueso (Petry, Masey O’Neill y Patience, 2019), la promoción del desarrollo de un microbioma fermentador de fibra, la generación de ácidos grasos volátiles, la salud y productividad animal (Ilustración 1).

Ilustración 1 Modo de acción de la xilanasas para alcanzar la salud y producción animal

Las xilanasas exógenas β 1-4 que hidrolizan arabinoxilanos se han asociado con rutas de modulación microbial que resultan de la generación de prebióticos como los xilo – oligosacáridos (XOS) por lo que redunda en el incremento del valor nutricional de la dieta y la mejora en la productividad animal (Márquez-Escalante et al., 2018, Ribeiro et al., 2018) actualmente con el fin de potencializar y acelerar el desarrollo del microbioma fermentador de fibra se han desarrollado estrategias duales que incluyen la utilización de una xilanasa y xilo oligosacáridos que potencializan la fermentación de la fibra, mejorando la digestión de los nutrientes, entregando una mejora consistente en el rendimiento animal y la reducción en los costos de producción. Desde esta perspectiva, se ha evidenciado que los XOS con un grado de polimerización entre 3 y 15 monómeros mejoran la salud intestinal (Figura 1), estimulan la respuesta inmune de los animales y la proliferación de microorganismos benéficos que reducen la proporción de bacterias patógenas en el intestino (Van Craeyveld et al., 2008).

Figura 1 Esquema que representa la influencia de los grados de polimerización de los AXOS sobre la producción de metabolitos y proliferación de microorganismos

La proliferación de bacterias benéficas que degradan la fibra y producen ácidos grasos volátiles promueven la producción de fuentes de energía para los enterocitos y actúan como desencadenantes para hormonas intestinales como el péptido PYY. Este factor promueve una mejora en la digestibilidad de las dietas (especialmente la proteína) debido al aumento de la retención del alimento en el estómago o proventrículo y molleja (Guilloteau et al., 2010).

Los polisacáridos no amiláceos (fibra sin incluir la lignina) representan hasta 70 kg/ton de maíz y 150 kg/ton de torta de soya, es un recurso desaprovechado que puede ser fermentado para generar beneficios en la salud intestinal y la conversión alimenticia.

La utilización de carbohidrasas exógenas que promueven la hidrolisis de fracciones de PNA como los arabinoxilanos para formar polímeros de menor tamaño convierten un factor antinutricional en un componente prebiótico que permite modular el microbioma intestinal, promover la producción de metabolitos benéficos y contribuir en la salud intestinal necesaria para alcanzar los objetivos productivos. Con el fin de acelerar la degradación de la fibra mediante la modulación del microbioma intestinal se han buscado estrategias que tengan una actividad sinérgica con el efecto de la xilanasa y se han incluido XOS para potencializar los efectos asociados a la fermentación de la fibra.

REFERENCIAS

Choct, M. Feed non-starch polysaccharides for monogastric animals: classification and function. Animal Production Science, 2015, 55, 1360–1366

Guilloteau P, Martin L, Eeckhaut V, Ducatelle R, Zabielski R, Van Immerseel F. From the gut to the peripheral tissues: the multiple effects of butyrate. Nutrition Research Reviews (2010), 23, 366–384

Márquez-Escalante J, Carvajal-Millán E, López-Franco Y, Valenzuela-Soto E, Rascón-Chu A.  Efecto prebiótico de los Arabinoxilanos y los Arabinoxilo- Oligosacáridos y su relación con la promoción de la buena salud. CienciaUAT. 13(1): 146-164 (Jul – Dic 2018).

Petry l, Masey O’Neill H y Patience J.F. Xylanase, and the role of digestibility and hindgut fermentation in pigs on energetic differences among high and low energy corn samples. Journal of Animal Science, 2019, 4293–4297

Ribeiro T, Cardoso V, Ferreira L. M. A, Lordelo M. M. S, Coelho E, Moreira A. S. P, Domingues M. R. M, Coimbra M. A, Bedford M. R y Fontes C. M. G. A. Xylo-oligosaccharides display a prebiotic activity when used to supplement wheat or corn-based diets for broilers. 2018 Poultry Science 97:4330–4341

Van Craeyveld V, Swennen K, Dornez E, Van de Wiele T, Marzorati M, Verstraete W, Delaedt Y, Onagbesan O, Decuypere E, Buyse J, De Ketelaere B, Broekaert W, Delcour J, Courtin C. Structurally Different Wheat-Derived Arabinoxylooligosaccharides Have Different Prebiotic and Fermentation Properties in Rats. J. Nutr. 138: 2348–2355, 2008.