FITASE E SUAS IMPLICAÇÕES NA DIGESTÃO E ABSORÇÃO DE NUTRIENTES Gilson Alexandre Gomes Gerente Técnico
RESUMO Introdução Fitato e seus efeitos anti-nutricionais Análise de fitato em matérias-primas Fitases Superdosagem de fitase e seus efeitos extra fosfóricos 2
INTRODUÇÃO 1990 E.Coli E.Coli modificada Fácil aplicação e verificação da função FITASE Alta aceitação Fúngica Análise simples 3
INTRODUÇÃO Fúngica E.Coli E.Coli modificada DIFERENÇAS Estabilidade Térmica Estabilidade Gástrica Afinidade ao Substrato ph TODAS PODEM SER VIRTUALMENTE DIFERENTES 4
70% 5
INTRODUÇÃO Desempenho SUPERDOSAGEM Confiabilidade 500FTU s? Economia 6
A. J. R. Costello, T. Glonek, and T. C. Myers (1976). 31P nuclear magnetic resonance-ph titrations of myo-inositol hexaphosphate. Carbohydrate, 46:159-171. 10 12 2.1 FITATO 1.5 7.6 Negativo no ph gástrico e intestinal Neutro no ph gástrico mas pode ser negativo no intestino 1.1 1.7 Neutro em todo o intestino 6.85 2.1 P O 1.5 10 O 12 O 7
FITATO Solubilidade do fitato em ph 2,0 a 7,0 na presença de Ca em concentração similar ao encontrado no trato gastrintestinal dos animais (Fonte: Universidade de Maryland, dados não publicados) 8
FITATO Tamin e Angel, 2003 Tamin e Angel, 2004 9
Requerimento de Ca (%) FITATO 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 P-fítico (%) Requerimento de cálcio total de frangos de corte até 21d de idade alimentados com dietas purificadas e recebendo níveis crescentes de P fítico (adaptado de Nelson, 1984) 10
Afinidade de quelação relativa com o Ca (% do IP6) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 FITATO y = 5,1164x 2-15,889x + 11,004 R² = 1 1 2 3 4 5 6 Grau de defosforilação Afinidade de diferentes ésteres de fitato pelo cálcio (adaptado de Lutrell, 1993) 11
Excretion of sialic acid (mg) FITATO 7 6 5 4 3 2 1 0 Cowieson et al., 2004. Glu GluFTU GluIP6 GluIP6FTU Treatment 12
Solubilidade da Proteína 120% 100% FITATO ph 2 ph 3 ph 2 + fitato ph 3 + fitato ph 2 + fitato + fitase ph 3 + fitato + fitase 80% 60% 40% 20% 0% Kies et al., 2006 Caseína Milho Farelo de Soja Farelo de Arroz Farelo de Canola Farelo de Girassol 13
FITATO Cowieson e Cowieson, 2011 14
FITATO 15
Resumo: Fitato como anti-nutriente Proteína Fitato Papo Pró Ventrículo Moela # formação de novo de complexo proteína-fitato # Refratório a digestão da pepsina # Hiper secreção de pepsina e HCl # Secreção extra de mucina Perdas Endógenas Intestino delgado Fitato Na + Fitase # Aumento do fluxo endógeno de aminoácidos # Digestão da proteína préquelatada apresenta redução na velocidade da digestão # Ingestão de aminoácidos comprometida #Absorção de aminoácidos dietéticos e endógenos reduzido Transporte Na + dependente Bomba de sódio
Resumo: Os efeitos endógenos dificilmente são detectados em ensaios de EMA Crescimento 50 FUNÇÃO INTESTINAL 25 EMA= 75kcal/kg 75 Kcals de Energia 100 FITATO NA DIETA + sem fitase = Redução na digestibilidade de nutrientes manutenção 25 17
Resumo: Ensaios de EMA nem sempre são uma medida efetiva pois não levam em conta a redução nas perdas endógenas CRESCIMENTO 60 Função intestinal 15 EMA = 75 kcal/kg 75 Kcals de Energia 100 FITATO NA DIETA com fitase = Aumento na manutenção 25 18
P fítico% TABELAS BRASILEIRAS PARA AVES E SUÍNOS 2011 0,18 Bolacha 0,025 Casca de soja 0,49 Concentrado de soja 0,57 Farelo de algodao 0,425 Farelo de amendoin 1,7696 Farelo de arroz 0,37 Farelo de soja 0,325 Farelo de soja integral extrusada 0,365 Farelo de soja semi integral extrusada 0,61 Farelo de trigo 0,26 Gérmen Desengordurado de Milho 0,11 Gérmen Integral de Milho 0,38 Glúten de Milho 0,22 Milheto 0,19 Milho 0,18 Milho Pré Gelatinizado 0,3 Soja desativada com casca 0,31 Soja desativada sem casca 0,165 Sorgo 0,2 Trigo 0,21 Triticale 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 19
ANÁLISE FITATO AB VISTA Pré Zero Pré Inicial Inicial Crescimento Abate Pré Postura Postura 1 Postura 2 Galo Frango 0,278 0,272 0,259 0,245 Matrizes 0,313 0,285 0,279 0,279 0,310 Suínos 0,145 0,185 0,266 20
NIR 2,500 2,000 ANÁLISE DE FITATO AB VISTA y = 0,9463x + 0,0211 R² = 0,9145 1,500 1,000 0,500 0,000 0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 Análisis Convencional 21
Atividade relativa ao ph 5,5 (%) 250% FITASES E. Coli Modificada 1 E. Coli Modificada 2 200% E. coli Fitase Peniophora fitase 150% Aspergillus fitase 100% 50% 0% 2,2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 ph 22
% Atividade residual de fitase 100 90 ph = 2; 40 C; 60 min 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Aspergillus A Aspergillus R Peniophora Aspergillus T E. coli Bacillus Igbasan et al., 2000 Fitase 23
ph 3.5 ph 2.5 E. Coli modificada Aspergillus Cinética de hidrólisis Peniophora E. Coli modificada Aspergillus Peniophora Prata et al., 2007 24
Afinidade de quelação relativa com o Ca (% do IP6) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 FITATO y = 5,1164x 2-15,889x + 11,004 R² = 1 1 2 3 4 5 6 Grau de defosforilação Afinidade de diferentes ésteres de fitato pelo cálcio (adaptado de Lutrell, 1993) 25
Recubrimiento de fitasas Análise baseada na liberação de P do fitato E. Coli mod não recoberta E. Coli 1 rec E. Coli 1 pó E. Coli 2 rec E. Coli 2 granulo E. Coli 1 rec 26
Afinidade ao substrato 27
Atividade(FTU) 500 450 400 350 300 QPT2 E. Coli modificada 1 Quantum E. Coli modificada 2 Análise na ração Níveis típicos de fitato no TGI de aves 250 200 150 100 50 10 1 0,1 0,01 Concentração de P fítico solúvel (%) 0,001 0 0,0001 28
P dispoível (g/kg de dieta) 4,0 LIBERAÇÃO DE P PELAS FITASES 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 Dose Fitase (FTU/Kg) E.coli Modificada 1 E. coli Modificada 2 E. coli Selvagem Aspergillus niger Peniophora lycii 29
FITATO, FITASE E NA Efeito do ácido fítico e fitase sobre a excreção de minerais em frangos de corte Glicose Glicose + Glicose + 1g IP Glicose + 1g IP 6 1.000FTU 6 + 1.000FTU Ca 72,5 ± 17,0 a 70,0 ± 13,2 a 122,5 ± 14,7 b 73,8 ± 13,1 a Fe 5,2 ± 0,62 a 4,3 ± 0,64 a 6,8 ± 1,04 b 6,6 ± 0,79 b Na 38,7 ± 15,7 a 45,0 ± 12,4 a 155 ± 26,3 c 86,2 ± 15,5 b Cowieson et al, 2004 30
Atividade de amilase (U/mg) 18 Fitato reduz a atividade de amilase na mucosa intestinal a a a a 16 14 b c 12 10 Fitase (FTU/kg) P Fítico (%) 0 500 1000 0 500 1000 0.22 0.44 Reference: Liu et al., 2008 31
Relative Difference (%) Fig 1. Increasing Phytate Level Reduces Pig Performance in Newly Weaned Piglets TWENTY ONE DAYS POST-WEANING (Pigs weaned at approx 21 days) 140 120 100 80 60 40 P < 0.017 P < 0.002 P < 0.001 ADG FCR ADFI Phytase (FTU/kg) Synthetic Diet Synthetic Diet + 2% Phytic Acid Reference: Woyengo, 2010 32
FITATO REDUZ O DESEMPENHO Desempenho de frangos de corte aos 21d alimentados com dietas regulares ou baixas em P fítico (cevada/caseína) Tratamento P Fítico, % P Não-fítico, % Consumo, g GP, g CA Cinzas Tibia, % Cinzas Dedos, % Dieta Regular 0,144 0,45 877 b 648 b 1,36 46,7 13,2 Dieta baixa em fitato 0,003 0,45 942 a 694 a 1,36 46,6 12,9 Linares et al., Poultry Science 2007 ab P<0.05 33
Desempenho SUPERDOSAGEM Confiabilidade 500FTU s? Economia 34
CA corrigida (g/g) Superdosagem de fitase E. Coli modificada geneticamente melhora o desempenho além das 500FTU Análise composta de 4 experimentos: Conversão alimentar corrigida para o peso das aves (0 a 42 dias; n = 25) 1,6 1,58 1,56 a a ab a a Contraste linear P = 0.002 y = -0.039x + 1.5755 R² = 0.9657 1,54 1,52 b b 1,5 1,48 * 1,46 PC PC+DCP PC+500 QB NC NC+500 QB NC+1000 QB NC+1500 QB P = 0.0048 NC* = -0,15% Pdisp 35
TRANSFORMANDO EM NÚMEROS Ração = R$ 600/ton Melhoria = 3pts Fgo de 3Kg 90g a menos de ração/fgo 50.000 fgos/dia ou 260.000fgos/semana R$14mil/semana R$735mil/ano 36
Efeito da xilanase sobre o coeficiente de digestibilidade ileal de aminoácidos (IAAD) em 19 artigos analisados e publicados entre 1998 e 2009 Fonte: Adaptado de Cowieson (2009) 37
ADITIVIDADE DE RESPOSTA DE DIFERENTES ENZIMAS Lys Total Lys Digestível Lys Indigerível Normal (sem enzimas) 1.23% 1.15% 0.08% Fitase 1.23% 1.17% 0.06% Xilanase 1.23% 1.17% 0.06% Protease 1.23% 1.20% 0.03% Fitase+Xilanase 1.23% 1.19% 0.04% Fitase+Xilanase+Protease 1.23% 1.24% -0.01% Fitase+Xilanase 1.23% 1.18% 0.05% Fitase+Xilanase+Protease 1.23% 1.19% 0.04% 38
Impacto de la combinação de xilanase e fitase no peso vivo e conversão alimentar de frangos machos (42d) Tratamento Peso Vivo, Kg CA CA Corrigida P disp 0,40% 3,07 1,730 1,714 P disp 0,20% 1,80 1,850 2,290 0,2%Pd + 500FTU 2,96 1,700 1,715 0,2%Pd + 500FTU + XIL 2,93 1,690 1,716 0,2%Pd + 1.000FTU 3,02 1,696 1,689 0,2%Pd + 1.000FTU + XIL 3,05 1,666 1,648 0,2%Pd + 1.500FTU 3,05 1,703 1,685 0,2%Pd + 1.500FTU + XIL 3,12 1,675 1,631 Fuente: Coon et al. (dados não publicados) 39
CONCLUSÕES Nos últimos anos passamos a compreender melhor os efeitos anti-nutricionais do fitato e seus reflexos na utilização de nutrientes pelos animais Este melhor conhecimento levou a uma série de novas pesquisas no intuito de elucidar os benefícios da redução do fitato, pelo uso da superdosagem de fitase, sobre os parâmetros de desempenho de aves. 40
CONCLUSÕES Apesar do mecanismo pelo qual as superdosagens de fitase incrementam os parâmetros de desempeno não estar completamente elucidado, está claro que existe um incremento da digestibilidade e do status anti-oxidante dos animais Os dados são realmente promissores, e sugerem que o futuro das fitases não mais será a liberação de fósforo apenas, mas a busca incessante pela enzima mais hábil em rapidamente hidrolisar o fitato buscando assim os efeitos extra-fosfóricos advindos da utilização da chamada superdosagem de fitase. 41
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