Uso de una Proteasa Termoestable en los Alimentos para Salmónidos

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Experiencias de Canadá y Chile – JEFO

 La volatilidad del suministro, los precios y la calidad de los ingredientes más utilizados, sumados a la falta de una adecuada caracterización de sus componentes, están obligando a los fabricantes de piensos acuícolas a utilizar altos márgenes de seguridad para los nutrientes a la hora de formular un alimento. Técnicas como la cocción, el condicionamiento, el remojado y el uso de enzimas para diversos componentes se están utilizando cada vez más, con el objetivo de mejorar la calidad de los ingredientes en el alimento o para reducir las variaciones en su calidad.

 Además de la fitasa (para el fósforo) y algunos carbohidrasas, las enzimas proteolíticas dietéticas han ganado mucha atención en los últimos años, básicamente debido a la necesidad de una mejor utilización de las proteínas provenientes de las fuentes existentes. La proteasa descompone a las proteínas más grandes, no digeribles e insolubles en péptidos más pequeños altamente digeribles y en algunos aminoácidos libres. Esta pequeña cadena de péptidos también pueden contener algunas propiedades bioactivas que influyen en la ingestión, digestión, absorción y asimilación de nutrientes Estas propiedades intrínsecas de las enzimas proteasas son alentadoras para los nutricionistas y los formuladores de piensos, ya que permiten incluir ingredientes proteicos  menos digeribles, sin comprometer la calidad del alimento.

 En el intestino de los animales, los polipéptidos se digieren en péptidos más pequeños y aminoácidos por parte de varias enzimas derivadas del páncreas o de células secretoras del epitelio intestinal, en el entorno ligeramente alcalino que se logra  debido a la  secreción pancreática de bicarbonatos y ácidos biliares de la vesícula biliar (Figura 1). La absorción de nutrientes se produce en el intestino mediante la optimización del área de la superficie intestinal dentro de las limitaciones de la cavidad celómica. La presencia de  proteasa exógena puede influir en la velocidad de las reacciones en el intestino, mejorando la eficiencia de utilización de los nutrientes de los animales.

Figura 1. Adición de una proteasa exógena en el alimento, durante la fabricación y cómo afecta a la calidad proteica de los piensos y el destino de los nutrientes en el intestino de los animales.

Los efectos de la proteasa en los alimentos acuícolas se pueden manifestar en la aparición de más proteínas digeribles en el alimento, la mejora de la digestibilidad de los nutrientes en un ingrediente, una mejor salud de la mucosa, el crecimiento, así como una mejora de la conversión alimenticia de los animales acuáticos cultivados. Los ensayos con camarones, cangrejos, salmónidos, carpas, tilapias, pangasius, la dorada y otras especies, han mostrado una mejora significativa en el crecimiento, la conversión alimenticia y la eficiencia de utilización de nutrientes. En estudios con especies de salmónidos, la adición de la proteasa en el alimento no sólo mejoró la calidad de las proteínas en el alimento, también estimuló la salud intestinal, el crecimiento y la conversión de alimentos, lo cual es muy positivo para los fabricantes de alimentos y los productores. Este artículo ofrece una breve reseña de una larga investigación comercial y académica sobre el uso de una proteasa en los alimentos para salmónidos en Canadá y Chile.

 Mejorar la calidad de la Proteína

 En varios estudios in vitro e in vivo con la proteasa de Jefo, se observó una marcada mejora en la digestibilidad de la proteína de los ingredientes y pienso. En un estudio realizado en la Universidad de Saskatchewan en Canadá, la adición de la proteasa a una dieta co-extrusada a base de canola-guisante, se tradujo en una mejora significativa en la digestibilidad aparente de la proteína cruda, así como en la energía, lípidos y materia seca (P <0.05) de la trucha arco iris (Figura 2A) (Drew et al. 2005). La mejora fue menos pronunciada en las dietas co-extrusadas a base de lino-guisantes. La disponibilidad de nutrientes más digeribles también dio lugar a la mejora de la conversión de alimento y el crecimiento de la trucha arco iris, alimentada con las dietas que contenían la proteasa (Figuras 2B y 2C).

 Figura 2. (A) ADC de proteína cruda en dietas de trucha arco iris co-extrusada a base de la linaza-guisantes y canola-guisantes con y sin la proteasa de Jefo; (B) Conversión alimenticia y (C) tasa de crecimiento específica de la trucha arco iris alimentada con dietas co-extrusadas a base de lino-guisantes y canola-guisantes con y sin la proteasa de Jefo.

En otro estudio in vivo realizado en la Universidad Católica de Temuco, con tres especies de salmónidos (salmón coho, salmón del Atlántico y trucha arco iris), se mejoró significativamente la digestibilidad de la proteína como de los carbohidratos en los peces alimentados con las dietas de tratamiento que contenían la proteasa Jefo, en comparación con aquellos alimentados con la dietas de control (Chowdhury 2012).

 En un estudio de digestibilidad in vitro realizado en la Universidad de Concepción en Chile, se determinó la digestibilidad proteica de los alimentos comerciales extrusados para salmónidos (temperatura de extrusión. 120oC) con y sin proteasa, utilizando el método de HCl-pepsina. El método utilizado incluía la molienda de las muestras de alimento, seguido por la digestión de la pepsina-HCl durante 16 horas, para luego separar los sólidos. La digestibilidad de la proteína de un alimento se determinó utilizando la  siguiente ecuación:

 Digestibilidad proteica (%) = 100 x (CP Inicial – CP Final)/ CP Inicial

 La digestibilidad proteica se analizó en tres condiciones hidrolizantes diferentes (temperatura y pH). En los tres casos, se reportó una digestibilidad  proteica mayor en los alimentos que contenían la proteasa, en comparación con aquellos que no la contenían. (Figura 3).

 Figura 3. Digestibilidad proteica (%) de los alimentos para salmónidos extrusados con y sin proteasa, tal como se determinó a través del método de HCl-pepsina, bajo tres condiciones hidrolizantes diferentes.

Crecimiento y Salud Intestinal

 Varios ensayos de crecimiento y digestibilidad realizados en Canadá y Chile mostraron una mejora significativa en el rendimiento de los animales alimentados con dietas que contenían la proteasa, en comparación con los alimentados con la dieta control (Tabla 1). Del mismo modo, la altura (m), la densidad y la estructura de las vellosidades intestinales también mostraron una mejora marcada en los peces alimentados con las dietas de proteasa (Figura 4). El aumento de la disponibilidad de nutrientes, junto con una mayor capacidad de absorción de nutrientes del intestino, trajo como resultado un mejor crecimiento y conversión alimenticia en los animales del tratamiento

 Tabla 1. El crecimiento y la altura de las vellosidades intestinales de las truchas arco iris alimentadas con dietas que contenían niveles graduales (0, 175, 250 ppm) de proteasa Jefo.

Figura 4. Estructura de las vellosidades intestinales de las truchas arco iris alimentadas con dietas con y sin proteasa Jefo.

Desafíos para el uso de una Enzima Proteasa

 Los problemas con estabilidad térmica han sido un gran obstáculo para el uso de enzimas en los alimentos acuícolas. Muy pocas enzimas en el mercado actual son verdaderamente estables térmicamente. Además es difícil para los fabricantes de alimentos comparar la eficacia de diferentes enzimas para mejorar la calidad proteica de sus alimentos, utilizando ensayos de actividad enzimática prescritos o tradicionales. Estos ensayos enzimáticos tradicionales o prescritos dependen de un sustrato específico, que puede no ser adecuado para un alimento.

 Fábricas de piensos deben poder probar rápidamente y con precisión los alimentos completos ante la presencia de una proteasa, como parte de su proceso de QA / QC. Los ensayos de digestibilidad de proteínas in vitro brindan una solución a este problema, posibilitándole a los fabricantes de alimentos evaluar los efectos de una enzima sin medir su actividad, sino en términos reales, midiendo la calidad de las proteínas. Esta innovadora solución se debe estandarizar y utilizar como una herramienta para comparar los efectos de las diferentes enzimas en un alimento específico.

La preferencia de la multi-enzima que contiene un complejo de proteasa también ha sido un fenómeno en aumento. Todas las enzimas son proteínas y al añadir una proteasa en el cóctel, se crea una situación en la que otras enzimas se convierten en el sustrato más cercano para la proteasa. Si bien se acepta el uso de todas las carbohidrasas juntas, el uso de una proteasa en el cóctel generalmente reduce la eficacia de otros enzimas. Algunos ensayos publicados y no publicados con carpas, camarones y salmónidos mostraron menores efectos beneficiosos de la multi-enzima en comparación con una sola proteasa o un complejo de proteasa. Si esa es la intención, se recomienda utilizar la proteasa ya sea por separado, o en una forma protegida en un cóctel de múlti-enzima para evitar la hidrólisis de otras enzimas

 Conclusión

 Además de su disponibilidad y la mala caracterización de nutrientes, los perfiles de aminoácidos inbalanceados, la mala digestibilidad de nutrientes y la presencia de diversos factores antinutricionales ha limitando el uso de algunos nuevos ingredientes en los  alimentos acuícolas. Por lo tanto, el uso de una enzima proteasa podría ser una solución útil para tratar estos factores desconocidos. Se puede suponer que en un futuro cercano, al igual que en el caso de la fitasa, las enzimas proteasas se conviertan en un componente esencial de los alimentos balanceados, como solución rentable para mejorar la calidad de los alimentos para salmónidos.

Autores:

M A Kabir Chowdhury, PhD, Jefo Nutrition Inc., Saint-Hyacinthe, Quebec, Canadá

Dr. Pedro Cardenas Villarroal, Alinat Chile, Chile

Para más información, puede contactar a los autores a kchowdhury@jefo.ca.

Fuente: International Aquafeed

 

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