Enzimas na alimentação de suínos

Enzymes in feeds for swine

ENZIMAS NA ALIMENTAÇÃO DE SUÍNOS

ENZYMES IN FEEDS FOR SWINE

Francisco Antonio Tenorio Fireman¹ Alba Kyonara Barbosa Alves Tenório Fireman¹

- REVISÃO BIBLIOGRÁFICA -

RESUMO

Enzimas são proteínas globulares de estrutura terciária ou quaternária que agem como catalisadores bilógicos e estão envolvidas em todos os processos do metabolismo animal. As enzimas comercialmente produzidas são provenientes, geralmente, de bactérias do gênero Bacillus sp ou fungos do gênero Aspergillus sp. Os efeitos benéficos de sua utilização na alimentação de suínos têm sido observados por pesquisadores de todo o mundo. Este artigo objetiva abordar os efeitos do uso de enzimas em vários aspectos da nutrição de suínos.

Palavras-chave: suínos, nutrição, enzimas.

SUMMARY

Enzymes are globular proteins of tertiary or quaternary structure that act like biologic catalyzers and are involved in all ways in animal metabolism. The enzymes on the market are generally originated from bacteria like Bacillus sp or by fungi like Aspergillus sp. The beneficial effects of their utilization have been observed through research around the world. The objective of this review is the discussion of several aspects of enzymes utilization in swine nutrition.

Key words: swine, nutrition, enzymes

INTRODUÇÃO

O crescimento da indústria suinícola está exigindo dos pesquisadores, meios para melhorar a eficiência da utilização dos nutrientes. Um dos meios para tal objetivo, é o uso de enzimas. Enzimas são proteínas globulares de estrutura terciária ou quaternária que agem como catalisadores biológicos e podem conter outras substâncias tais como vitaminas e minerais como cofatores. Estão envolvidas em todas as vias do processo metabólico do organismo animal.

As enzimas comercialmente produzidas a fim de aumentar a digestibilidade de nutrientes e melhorar a sua utilização são provenientes, geralmente, de bactérias do gênero Bacillus sp ou fungos do gênero Aspergillus sp (FERXET, 1996). A enzima adicionada ao alimento seco só é ativada no trato digestivo quando é misturada aos fluidos digestivos e sob a temperatura do organismo (ROTTER, 1990). A enzima pode ser ministrada tanto na forma de coquetel o que, segundo INBORR & MEULEN (1993), é uma prática muito comum na Europa principalmente na forma de carboidrase, ou pode ser ministrada em separado (fitase, celulase, xilanase, b-glicanase, queratinase, etc.). A utilização da enzima em separado deve ser feita quando se tem o objetivo de degradar um determinado fator anti-nutricional conhecido que venha prejudicar o aproveitamento dos nutrientes da dieta ou quando se sabe que o uso de determinada enzima em conjunto com outra pode diminuir a atividade de ambas (WENK et al.., 1993b). O fornecimento de enzimas na foma de coquetel é feito quando uma determinada dieta apresenta uma variada quantidade de fatores anti-nutricionais ou em rações de leitões que estejam passando por estresse (desmame, vacinação, castração, desconforto térmico), pois tal situação debilita a produção de enzimas endógenas (FERKET, 1996). Geralmente o coquetel fornecido a leitões em estresse é formado por protease, amilase e lipase, pois estas enzimas endógenas estarão diminuídas por várias semanas causando problemas de digestão, resultando em redução na absorção e em diarréia (WENK, 1993). Cada coquetel tem uma única atividade relativa para sua mistura sinergética de enzimas, como carboidrases, proteases, etc. (FERKET, 1996).

O assunto será desenvolvido através do enfoque do tipo de substrato em que cada enzima exógena atua, como este substrato afeta a produção suína e qual o benefício da enzima em reduzir ou eliminar esses efeitos. A abordagem dividir-se-á em três tópicos: carboidrases, proteases e fítase.

CARBOIDRASES

As carboidrases fazem a degradação dos carboidratos que estão intimamente ligados ao valor nutricional dos grãos, o qual é limitado pelo teor de polissacarídeos não amídicos insolúveis (celulose) e polissacarídeos não amídicos solúveis (predominantemente as b-glicanas e arabinoxilanas). PARTRIDGE (1996) afirmou que os polissacarídeos não amídicos (PNA) estão muitas vezes associados à lignina, formando o conhecido "complexo total dietético de fibra". Os suínos não apresentam enzimas endógenas apropriadas para degradar este complexo, portanto, níveis elevados de PNA provocam problemas de redução na digestibilidade e absorção e ainda afetam o conteúdo de energia da dieta, por manterem no interior de suas estruturas os nutrientes geradores de energia (carboidratos, lipídeos e proteínas). Em artigo publicado recentemente, FERKET (1996) sugere que a parede celular dos vegetais faz com que aumente a diferença entre a energia bruta e a energia metabolizável dos ingredietes da dieta. Além disso, níveis elevados de PNA solúveis trazem problemas pelo aumento da viscosidade do quimo (PARTRIDGE, 1996), dificultando a digestão e absorção de proteína, lipídeos e vitaminas lipossolúveis. A alguns anos já é conhecido (HARPER, 1968) que proteínas e aminoácidos quando escapam da digestão enzimática no intestino delgado, indo para o intestino grosso sofrem ação das bactérias, produzindo substâncias vasopressoras e aminas tóxicas pelo processo de fermentação.

O uso de carboidrases possibilita utilizar alimentos pobres, que apresentam grande quantidade de PNA e muitas vezes são mais baratos. WENK et al.. (1993a) adicionaram três tipos de carboidrase em rações contendo 50% da planta inteira de milho seca e moída para suínos em crescimento. Os autores verificaram uma melhora significativa com relação ao testemunha na digestibilidade da FDN (fibra em detergente neutro), FDA (fibra em detergente ácido), da energia digestível, da matéria orgânica e do nitrogênio, principalmente para o tratamento 3 (Tabela 1).

O uso de celulase é para degradar a celulose, a qual é um polímero de glicose que consiste de longas cadeias de resíduos de glicopiranose com ligações b-(1,4). A celulase degradados componentes da estrutura celulolítica, liberando nutrientes contidos no interior da célula vegetal e ao mesmo tempo a própia glicose que forma a estrutura celulolítica. INBORR & MEULEN (1993) verificaram o efeito da celulase (10g/kg) em farelo de trigo quando esse foi incubado com a enzima em solução tampão por 3,5h, em pH 5,0 e a 39°C, sobre a digestibilidade da fibra no íleo terminal de suínos em crescimento. Houve um aumento significativo da digestibilidade da FDN das amostras obtidas de 2 a 4 horas após a refeição, de 5,3 para 24,9 %, quando se adicionou a enzima.

As pentosanases têm como substratos principais arabinose e xilose, porém de acordo com HATFIELD (1989), é possível que se formem três tipos de complexos com a xilose, quando predomina arabinose é chamado de arabinoxilana, quando formado em maior quantidade por ácido glicorônico chama-se de glicuronoxilana e o terceiro tipo é formado pela combinação dos dois (arabinose e ácido glicurônico) chamando de glicuronoarabinoxilana. Segundo FERKET (1996), os grãos que apresentam maior quantidade de arabinoxilanas são o centeio, o trigo e o triticale. INBORR & MEULEN (1993) utilizaram farelo de trigo incubado por 3,5h com xilanase, a 39°C, em solução tampão (pH 5,0), ou xilanase adicionada imediatamente antes da refeição, para suínos em crescimento. Embora os autores não tenham observado diferença estatisticamente significativa na digestibilidade da FDN, os valores encontrados de 17,5%, para o primeiro tratamentto, e 7,1% para o segundo, indicam que é possível melhorar a digestibilidade da FDN se o substrato for incubado antes com a enzima. Várias outras medidas foram realizadas por SCHMITZ (1995), utilizando pentosanase em rações de suínos em crescimento. O autor comprovou a eficiência da enzima quando encontrou diferença significativa na conversão alimentar de 1,86 para 1,72, no nitrogênio contido nas fezes de 0,418 para 0,336 g/kg^0,75/dia, na retenção de nitrogênio de 1,321 para 1,393 g/kg^0,75/dia, na digestibilidade aparente de 82,93 para 86,33 %, na utilização do nitrogênio de 54,00 para 56,72 %, no total fecal de pentosanas de 24,3 para 21,6 % e na excreção de nitrogênio de 24,9 para 22,4 g/kg de peso vivo, respectivamente, para os tratamentos testemunha e com enzima. Estes resultados foram obtidos utilizando-se dietas à base de trigo e cevada e mostraram claramente que a não utilização de pentosanase acarretaria um menor aproveitamento da proteína da dieta.

Outra enzima do grupo das carboidrases que está sendo utilizada em dietas de suínos é a b-glicanase, que tem como substrato as b-glicanas cuja estrutura, conforme HATFIELD (1989), é formada por blocos de resíduos de glicose com 70% das ligações na forma b-(1,4), formando 5 a 10 blocos e, 30% na forma b-(1,3). As b-glicanas são encontradas em maior concentração na cevada e na aveia (FERKET, 1996). O emprego de b-glicanase reduz a viscosidade melhorando o desempenho de enzimas digestivas endógenas (amilase, tripsina, lipase). Foi observado por LI et al.. (1996), utilizando suínos em crescimento com cânulas no íleo distal, que o uso de b-glicanase em dietas a base de cevada e farelo de soja, aumentou a digestibilidade ileal da energia bruta, proteína bruta, b-glicanas e da maioria dos aminoácidos medidos. Quando os autores usaram b-glicanase em dietas a base de trigo e farelo de soja verificaram efeito apenas sobre a digestibilidade ileal de b-glicanas e na digestibilidade fecal da energia bruta (Tabela 2). O efeito da b-glicanase sobre a dieta a base de trigo e farelo de soja foi menor, pois o nível de substrato (b-glicanas) encontrado foi menor (0,8 %) do que na dieta a base de cevada e farelo de soja (3,8 %). Portanto, o efeito de uma enzima será mais acentuado quando o seu devido substrato encontra-se em níveis elevados.

PROTEASES

As proteases potenciam o uso de proteínas pobremente disponíveis, proteínas com fator anti-nutricional e proteínas alérgicas (CLASSEN, 1996). O mau aproveitamento das proteínas causa uma maior excreção de nitrogênio, que é um disperdício, pois a proteína é um nutriente caro e, além disso o nitrogênio é um elemento poluidor. A adição de proteases melhora a digestão da proteína, diminuindo a excreção de nitrogênio. FERKET (1996) porém, afirmou que o uso da enzima para diminuir a quantidade de N excretado, é mais empregado em países que possuem grande densidade suinícola, cujos resíduos são foco de preocupação dos órgãos ambientalistas. JOST et al. (1993) utilizaram seis proteases de diferentes origens ou combinadas com a-amilase em dietas a base de batata para suínos em crescimento. Os autores observaram, apenas para as duas proteases de origem bacteriana, melhora no coeficiente de digestibilidade da proteína bruta (70%), lisina (64,8%), metionina (69,3%) e cisterna (78,4%), contra 66,3; 59,1; 63,7 e 73,9 % do tratamento controle. Quando foi associada a-amilase com as proteases houve uma melhora na digestibilidade de lisina (68,9%) e metionina (72,2%) comparadas com o controle que foi 62,8 e 66%, respectivamente.

Ainda no grupo das proteases, outra enzima que começa a receber atenção dos pesquisadores é a queratinase, que é responsável por hidrolisar a queratina. Queratina é uma proteína predominante nos cabelos e penas, sendo indigestível para suínos e aves. FERKET (1996) citou a recente descoberta realizada por SHIH e colaboradores da Universidade da Carolina do Norte (USA), que é a bactéria Bacillus lichenifonnis, a qual produz uma potente queratinase capaz de hidrolizar proteína de penas e cabelos com melhor qualidade do que o sistema convencional de hidrólise, é mais econômico e oferece menor risco de poluição ambiental. Segundo o mesmo autor a disponibilidade da queratina na pena crua e na farinha de pena é melhorada com a suplementação de 0,1% (peso/peso) de queratinase na dieta de aves (Figura 1). A suplementação com a enzima melhorou significativamente a digestibilidade da pena crua e da farinha de pena comercial. Foi mostrado por WOODGATE (1994) que a proteína da pena que sofre tratamento enzimático, tem 15% a mais de energia metabolizável total do que a farinha de pena hidrolisada convencionalmente. A digestibilidade dos aminoácidos no tratamento com enzima, em comparação com o tratamento convencional pode ser observada na Tabela 3. O uso da queratinase reduziu em 40% a excreção de enxofre e nitrogênio, em comparação ao processo convencional; melhorando a digestibilidade de aminoácidos, podendo representar uma redução de 55% na poluição por nitrogênio (FERKET, 1996).

FITASE

Cerca de 2/3 ou mais do P contidos nos grãos de cereais e seus sub-produtos são indisponíveis. A indisponibilidade deve-se a quantidade de P que está preso à molécula de ácido fítico, ou ácido mioinositol hexafosfórico, ou simplesmente fitato. O fitato além de deixar indisponível o P, quelata cátions bivalentes (Ca, Fe, Mg, Zn, Mn, Cu, etc.) e interfere na absorção de aminoácidos (FERKET, 1996), como também inibe a atividade da tripsina e pepsina (PARR, 1996). O fósforo e o nitrogênio são dois nutrientes limitantes para o crescimento de algas e, quando estes nutrientes chegam nos mananciais, provocam o aceleramento da eutroficação e com isso, a poluição da água (CROMWELL & COFFEY, 1991). O fitato ao ser hidrolisado produz 5 classes de produtos intermediários (mio-inositol penta, tetra, tri, bi e monofosfato) e libera o fosfato inorgânico juntamente com o nutriente preso a sua estrutura para possível absorção (NEWMAN, 1991). A resposta da fitase vai depender da quantidade de Ca na ração (LEI et al., 1994), da dose fornecida de fitase (CROMWEEL et al., 1995), da presença de carboidrase (WENK et al., 1993b), da quantidade e origem do fitato e da idade e categoria dos animais (JONG BLOED et al., 1993). O aumento gradual de fitase na dieta de leitões desmamados (Tabela 4) acarretou um aumento significativo no ganho médio diário, melhorou a conversão alimentar, aumentou a digestibilidade aparente do P, o teor de P no metatarso, a concentração de P no soro e diminuiu a atividade da fosfatase alcalina e a média fecal de P (YOUNG et al., 1993). CROMWELL et al. (1995) observaram que suínos em crescimento e terminação alimentados com níveis decrescentes de P, apresentaram diminuição da quantidade de cinzas no osso e de P nas fezes; quando se adicionou níveis crescentes de fitase (Unidade de Fitase ativa) nas rações inadequadas em P, os suínos apresentaram aumento na quantidade de cinzas no osso e diminuição na quantidade de P excretada (Figura 2). Os autores ainda verificaram melhora na conversão alimentar, aumento no consumo alimentar, na velocidade de crescimento e na resistência à quebra do ossos. O impacto econômico do uso da fitase, de acordo com PARR (1996), é uma função de vários fatores incluindo o custo da fitase, a taxa de inclusão, o grau de substituição do P inorgânico, a quantidade de subproduto animal na ração, a extensão com a qual a enzima libera outros nutrientes ligados ao fitato e a habilidade para liberar espaço para reformulação da ração no computador. No momento, a adição da fitase em rações a base de milho e soja para suínos onera a ração, pois exige alta taxa de inclusão.

CONCLUSÃO

- O efeito da enzima exógena é influenciado pela concentração de seu substrato na dieta, pelo antagonismo entre enzimas, pela categoria animal e pela concentração da enzima.

- O uso de carboidrases específicas permite utilizar ingredietes fibrosos e, por isso, possivelmente mais baratos e ingredientes com alto conteúdo de PNA solúveis, além de aumentar a digestibilidade da energia por liberar nutrientes ricos em energia, tanto da estrutura fibrosa dos PNA insolúveis, como do gel viscoso formado pelos PNA solúveis;

- Utilizar proteases específicas traz benefícios por aumentar a disgestibilidade do nitrogênio, elemento caro e potencialmente poluidor. Ademais, é possível que se utilizem sub-produtos ricos em queratina de forma mais econômica e menos poluidora do que quando se hidrolisa esta proteína convencionalmente.

- A fitase é efetiva em liberar o fósforo contido no fitato, porém o custo da enzima ainda não permite o seu uso em larga escala na produção de suínos, pois dependendo da fonte de fósforo que se utilize, o uso da fitase em substituição ao fósforo inorgânico onera a ração, quando as rações são a base de milho. Embora haja esse inconveniente, ficou comprovado que a fitase também libera os cátions bivalentes, aminoácidos presos ao fitato e melhora a atividade da tripsina e pepsina, além de contribuir para a conservação ambiental, problema que cada vez mais se torna presente no mundo.

Recebido para publicação em 10.06.97. Aprovado em 13.08.97

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Zootecnista, Mestre, Av. Aparício Borges, 168/102, 90680-570, Porto Alegre, RS. Autor para correspondência: Francisco A. T. Fireman.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  19 Out 2007
• Data do Fascículo
  Mar 1998

Histórico

• Aceito
  13 Ago 1997
• Recebido
  10 Jun 1997