Rápida, poderosa e termoestável: Características chave de uma fitase

1. Fósforo: um nutriente essencial com baixa biodisponibilidade em ingredientes de origem vegetal utilizados em rações

O fósforo desempenha um papel chave nos animais. Possui três funções principais conhecidas: primeiramente, é um nutriente importante para o desenvolvimento ósseo, o que, junto com o cálcio, ajuda a manter um crescimento rápido do animal. Em segundo lugar, participa da dupla camada de fosfolípidios, formando a membrana celular. Com uma cabeça hidrofílica e caudas hidrofóbicas, protege a célula e permite a ocorrência de processos metabólicos celulares. Em terceiro lugar, o fósforo participa no metabolismo energético celular (em reações metabólicas, na locomoção da célula e na divisão celular) através da adenosina trifosfato (ATP). O ATP é a moeda energética do organismo e da vida. A hidrólise de uma molécula de ATP libera 7,3 kcal/mol de energia. Além de ser a molécula chave no metabolismo energético, o ATP também está envolvido na produção de ácido nucleico, no mecanismo de fosforilação e no transporte de sódio e potássio.

Até 80% do fósforo total nos ingredientes de origem vegetal pode ser armazenado como fitato. O fitato (mio-inositol hexafosfato - IP6) é composto por um açúcar de inositol ligado a seis grupos de fósforo. No entanto, essa forma não é completamente disponível para os animais, e a atividade da enzima fitase é necessária para a extração de fósforo. Além de apresentar uma baixa biodisponibilidade de fósforo para os animais, o fitato exerce um forte efeito antinutricional ao interagir com minerais e proteínas nas dietas, tornando-os indisponíveis para a digestão. Isso, por sua vez, impacta negativamente o desempenho dos animais. Da mesma forma, o fitato pode inibir enzimas digestivas endógenas no trato gastrointestinal, como a pepsina, a α-amilase e a tripsina. Portanto, o fitato tem um impacto negativo geral na digestibilidade dos alimentos.

No entanto, as fontes e concentrações de fitato são variáveis. Em grãos de trigo e arroz, o fitato é principalmente encontrado na camada de aleurona das células, enquanto no milho, ele está localizado principalmente no gérmen. Por exemplo, 40.000 amostras de matérias-primas foram analisadas através da plataforma PNE (Precise Nutrition Evaluation) da Adisseo para avaliar seu teor de fósforo fítico (Figura 1). Verificou-se que a concentração e a variabilidade do teor de fitato foram maiores em farinhas oleaginosas (soja, girassol, colza) do que em cereais (milho, trigo, sorgo).

Figura 1. Teor de Fósforo Fítico em ingredientes de origem vegetal (%)

2. Fitase: uma enzima rápida e poderosa que proporciona uma ótima digestibilidade da ração

As fitases são enzimas capazes de hidrolisar o fitato e liberar fósforo inorgânico. O mecanismo de reação enzimática começa por cortar as moléculas de fósforo do IP6. Quase 100% do IP6 pode ser liberado, mas para outros IPs, a taxa de liberação depende do tipo de enzima (6- ou 3-fitase), da fonte utilizada e da dose. Uma boa fitase pode liberar quase 80% do fósforo a partir dos IPs. A atividade da fitase é comumente expressa como FTU, definida como a quantidade de enzima necessária para liberar 1 µmol de fósforo inorgânico a partir do fitato de sódio por minuto a um pH de 5,5 a 37°C. É importante ressaltar que o nível de pH no estômago dos suínos, bem como na moela e proventrículo dos frangos de corte, está muito abaixo de um pH de 5,5. Isso significa que a atividade in vivo “exata”da fitase pode ser diferente da atividade padrão medida. Portanto, para reduzir eficientemente os efeitos antinutricionais do fitato e melhorar a captação de fósforo através do trato gastrointestinal, a fitase precisa ser altamente ativa e rápida em condições de pH baixo (ambiente ácido), especialmente na parte superior do trato digestivo: no proventrículo e na moela de aves e no estômago de suínos.

A cinética da degradação in vitro do fitato foi caracterizada comparando as três principais fitases do mercado de rações para animais, incluindo Rovabio® PhyPlus, a nova fitase da Adisseo. Os resultados demonstraram que Rovabio® PhyPlus foi capaz de degradar quase todo o IP6 nos primeiros 30 minutos, o que, por sua vez, levou a uma alta liberação de fósforo inorgânico. No geral, a liberação de fosfato com Rovabio® PhyPlus foi superior à de duas outras fitases líderes no mercado (Figura 2). Uma atividade rápida permite que os efeitos antinutricionais do fitato sejam reduzidos de forma mais eficiente, e isso pode melhorar a disponibilidade de aminoácidos e outros minerais, além de P e Ca.

Figura 2. Comparação do fósforo liberado por três tipos de fitase a 37,5°C e um pH de 3,5

Além disso, a fitase deve ser poderosa para que libere um alto nível de fósforo. Para avaliar este aspecto, podem ser realizados testes de digestibilidade, de desempenho produtivo ou um ensaio de equivalência mineral. Rovabio® PhyPlus foi testado em todos esses cenários. No ensaio de equivalência de fósforo, 2.400 frangos de corte machos Ross 308 foram alimentados com dietas à base de milho, trigo e farelo de soja. Foram realizados oito tratamentos com 12 repetições por grupo de 25 aves cada, conforme descrito na tabela abaixo:

O desenho experimental permitiu determinar a quantidade de fosfato monocálcico correspondente a um determinado nível de suplementação de fitase. Além disso, permitiu comparar a estratégia ideal para melhorar a conversão alimentar: aumentar o FMC na dieta, ou utilizar certos níveis de fitase. A conversão alimentar diminuiu linearmente com o aumento do fósforo na dieta, seja por aumentar o FMC ou utilizar uma fitase para melhorar a digestibilidade do fitato. A suplementação da dieta basal com 0,18% de Pdis + 1000 FTU/kg de fitase (Rovabio® PhyPlus) mostrou-se equivalente à suplementação de uma dieta com 0,36% ou 0,45% de Pdis sem fitase (Figura 3). O nível de 1000 FTU/kg de dieta parece ser ideal nestas condições experimentais, embora tenha sido possível observar uma tendência de diminuição na conversão alimentar com suplementação de 1500 ou 2000 FTU de fitase/kg de dieta. A excreção de fósforo também foi avaliada nesse teste. Os frangos que receberam uma dieta com 0,45% de Pdis sem fitase excretaram 4 vezes mais fósforo quando comparados aos animais que receberam a dieta basal (0,18% Pdis) + fitase a 1000 FTU/kg. Assim, os resultados indicam que Rovabio® PhyPlus permite ajustar a inclusão de fosfato monocálcico em dietas de frangos, além de reduzir a excreção de fósforo no meio ambiente, garantindo uma produção avícola mais rentável e sustentável.

Figura 3. Índice de conversão alimentar de acordo com os níveis de fósforo disponível e as doses de Rovabio PhyPlus.

3. Uma fitase termoestável garante a flexibilidade de uso na fábrica de rações

As fitases são proteínas cujas estruturas tridimensionais se rompem quando atingem altas temperaturas. O processo de desnaturação ocorre simultaneamente a uma perda de atividade da enzima, uma vez que o substrato não consegue mais se ligar ao sítio ativo da mesma. Portanto, a termoestabilidade tem importância crucial na fabricação do alimento.

As enzimas são muito heterogêneas em termos de temperatura de fusão e termoestabilidade intrínseca. Devido ao seu processo de síntese e produção mista, a nova geração de 6-fitase biossintética Rovabio® PhyPlus possui uma termoestabilidade intrínseca particularmente alta. O ponto de fusão desta enzima é alcançado em torno de 101°C e, após 2 horas a 80°C, sua atividade atinge 90% do seu nível inicial (Figura 4, dados internos da Adisseo). Além de suportar o processamento agressivo de rações quando aplicado em forma de pó, Rovabio® PhyPlus também demonstrou uma recuperação muito boa em sua forma líquida, quando dosado diretamente no misturador. Isso proporciona uma maior economia e flexibilidade na fábrica de rações.

Figura 4. Recuperação da fitase Rovabio® PhyPlus submetida a 80°C por 120 minutos.

Conclusão

O fósforo naturalmente presente na dieta dos animais é pouco digerível e absorvível. Na indústria de produção animal, o uso da fitase é uma prática comum para substituir as fontes inorgânicas de fósforo e combater os efeitos antinutricionais dos fitatos. No entanto, nem todas as fitases são iguais. Uma fitase rápida, poderosa e termoestável como Rovabio® PhyPlus é uma ferramenta chave para otimizar os custos, a eficiência alimentar e a sustentabilidade da produção de aves e suínos.