fitase e suas implicaÇÕes na digestÃo e absorÇÃo...
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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
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
absorção de nutrientes 2
INTRODUÇÃO
FITASE
1990
Alta aceitação
Análise simples
Fácil aplicação e verificação da função
Fúngica
E.Coli
E.Coli modificada
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
absorção de nutrientes 3
INTRODUÇÃO
DIFERENÇAS
• Estabilidade Térmica
• Estabilidade Gástrica
• Afinidade ao Substrato
• pH
TODAS PODEM SER
VIRTUALMENTE
DIFERENTES
Fúngica
E.Coli
E.Coli modificada
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
absorção de nutrientes 4
INTRODUÇÃO
Desempenho
Confiabilidade
Economia
500FTU’s?
SUPERDOSAGEM
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
absorção de nutrientes 6
12 10
P
O O
O 1.5
1.5
1.7
2.1
1.1
6.85
12
10
2.1
7.6 Negativo no pH
gástrico e intestinal
Neutro no pH
gástrico mas pode
ser negativo no
intestino
Neutro em todo o
intestino
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.
FITATO
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
absorção de nutrientes 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)
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
absorção de nutrientes 8
FITATO
Tamin e Angel, 2003
Tamin e Angel, 2004
20-jun-12
Fitase e suas implicações na digestão e absorção de nutrientes
9
FITATO
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4
Re
qu
erim
en
to d
e C
a (
%)
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)
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
absorção de nutrientes 10
FITATO
Afinidade de diferentes ésteres de fitato pelo cálcio
(adaptado de Lutrell, 1993)
y = 5,1164x2 - 15,889x + 11,004 R² = 1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6
Afi
nid
ad
e d
e q
ue
laç
ão
re
lati
va
co
m o
Ca (
% d
o I
P6
)
Grau de defosforilação
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
absorção de nutrientes 11
FITATO
0
1
2
3
4
5
6
7
Glu GluFTU GluIP6 GluIP6FTU
Treatment
Excre
tio
n o
f sia
lic a
cid
(mg
)
Cowieson et al., 2004.
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
absorção de nutrientes 12
FITATO
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
Caseína Milho Farelo deSoja
Farelo deArroz
Farelo deCanola
Farelo deGirassol
Solu
bili
dad
e d
a P
rote
ína
pH 2 pH 3pH 2 + fitato pH 3 + fitatopH 2 + fitato + fitase pH 3 + fitato + fitase
Kies et al., 2006 20-jun-12
Fitase e suas implicações na digestão e absorção de nutrientes
13
FITATO
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
absorção de nutrientes 14
Cowieson e Cowieson, 2011
Papo
Pró Ventrículo
Moela
Intestino delgado
# formação de novo
de complexo proteína-fitato
# Refratório a
digestão da pepsina
# Hiper secreção de
pepsina e HCl
# Secreção extra de mucina
Proteína Fitato
# Aumento do fluxo
endógeno de aminoácidos
# Digestão da proteína pré-
quelatada apresenta redução na
velocidade da digestão
# Ingestão de aminoácidos
comprometida
#Absorção de aminoácidos
dietéticos e endógenos reduzido
Na+
Fitato
Fitase
Transporte Na+
dependente
Bomba de sódio
Perdas
Endógenas
Resumo: Fitato como
anti-nutriente
75
25
EMA= 75kcal/kg
FUNÇÃO INTESTINAL
Crescimento
50
25
100 Kcals
de
Energia
Resumo: Os efeitos endógenos dificilmente são detectados em
ensaios de EMA
FITATO NA DIETA + sem fitase
= Redução na digestibilidade
de nutrientes – manutenção
Fitase e suas implicações na digestão e absorção de nutrientes
20-jun-12 17
Função intestinal
60
15
25
EMA = 75 kcal/kg
100
CRESCIMENTO
Kcals
de
Energia
Resumo: Ensaios de EMA nem sempre são uma medida
efetiva pois não levam em conta a redução nas perdas
endógenas
FITATO NA DIETA com fitase =
Aumento na absorção de nutrientes
manutenção
75
Fitase e suas implicações na digestão e absorção de nutrientes
20-jun-12 18
Fitase e suas implicações na digestão e absorção de nutrientes
Tri
ticale
Tri
go
So
rgo
So
ja d
esati
vad
a s
em
casca
So
ja d
esati
vad
a c
om
casca
Mil
ho
Pré
Gela
tin
izad
o
Mil
ho
Mil
heto
Glú
ten
de M
ilh
o
Gérm
en
In
teg
ral
de M
ilh
o
Gérm
en
Desen
go
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e M
ilh
o
Fare
lo d
e t
rig
o
Fare
lo d
e s
oja
sem
i in
teg
ral
extr
usad
a
Fare
lo d
e s
oja
in
teg
ral
extr
usad
a
Fare
lo d
e s
oja
Fare
lo d
e a
rro
z
Fare
lo d
e a
men
do
in
Fare
lo d
e a
lgo
dao
Co
ncen
trad
o d
e s
oja
Casca
de s
oja
Bo
lach
a2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
P f
ític
o%
0,2
1
0,2
0,1
650
,31
0,3
0,1
8
0,1
9
0,2
2
0,3
8
0,1
10,2
6
0,6
1
0,3
65
0,3
25
0,3
7
1,7
69
6
0,4
250
,57
0,4
9
0,0
250
,18
TABELAS BRASILEIRAS PARA AVES E SUÍNOS 2011
20-jun-12 19
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
ANÁLISE FITATO AB VISTA
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
absorção de nutrientes 20
y = 0,9463x + 0,0211 R² = 0,9145
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500
NIR
Análisis Convencional
ANÁLISE DE FITATO AB VISTA
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
absorção de nutrientes 21
0%
50%
100%
150%
200%
250%
2,2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6
Ati
vid
ade
rel
ativ
a ao
pH
5,5
(%
)
pH
E. Coli Modificada 1 E. Coli Modificada 2 E. coli Fitase Peniophora fitase Aspergillus fitase
FITASES
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
absorção de nutrientes 22
Fitase
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Aspergillus A Aspergillus R Peniophora E. coli Bacillus
% A
tivid
ade
resid
ual d
e f
itase
pH = 2; 40C; 60 min
Igbasan et al., 2000
Aspergillus T
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
absorção de nutrientes 23
Cinética de hidrólisis
pH
2.5
pH
3.5
E. Coli modificada
E. Coli modificada Aspergillus
Aspergillus Peniophora
Peniophora
Prata et al., 2007
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
absorção de nutrientes 24
FITATO
Afinidade de diferentes ésteres de fitato pelo cálcio
(adaptado de Lutrell, 1993)
y = 5,1164x2 - 15,889x + 11,004 R² = 1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6
Afi
nid
ad
e d
e q
ue
laç
ão
re
lati
va
co
m o
Ca (
% d
o I
P6
)
Grau de defosforilação
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
absorção de nutrientes 25
Recubrimiento de fitasas
Análise baseada na liberação de P do fitato
E. Coli 1 rec
E. Coli 2 rec
E. Coli 2 granulo
E. Coli 1 rec
E. Coli 1 pó
E. Coli mod não recoberta
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
absorção de nutrientes 26
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0,00010,0010,010,1110
Ati
vid
ad
e(F
TU
)
Concentração de P fítico solúvel (%)
QPT2
Quantum
Análise
na ração E. Coli modificada 1
E. Coli modificada 2
Níveis típicos de
fitato no TGI de
aves
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absorção de nutrientes 28
LIBERAÇÃO DE P PELAS FITASES
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
P d
isp
oív
el
(g/K
g d
e d
ieta
)
Dose Fitase (FTU/Kg)
E.coli Modificada 1
E. coli Modificada 2
E. coli Selvagem
Aspergillus niger
Peniophora lycii
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absorção de nutrientes 29
FITATO, FITASE E NA
Glicose Glicose +
1.000FTU Glicose + 1g IP6
Glicose + 1g IP6
+ 1.000FTU
Ca 72,5 ± 17,0a 70,0 ± 13,2a 122,5 ± 14,7b 73,8 ± 13,1a
Fe 5,2 ± 0,62a 4,3 ± 0,64a 6,8 ± 1,04b 6,6 ± 0,79b
Na 38,7 ± 15,7a 45,0 ± 12,4a 155 ± 26,3c 86,2 ± 15,5b
Efeito do ácido fítico e fitase sobre a excreção de minerais em frangos de corte
Cowieson et al, 2004
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absorção de nutrientes 30
Fitato reduz a atividade de amilase na mucosa intestinal
Reference: Liu et al., 2008
Fitase (FTU/kg)
P Fítico (%)
b
a a
c
a a
10
12
14
16
18
0 500 1000 0 500 1000
0.22 0.44
Ati
vid
ade
de
amila
se (
U/m
g)
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absorção de nutrientes 31
Fig 1. Increasing Phytate Level Reduces Pig Performance
in Newly Weaned Piglets
40
60
80
100
120
140
ADG FCR ADFI
Phytase (FTU/kg)
Re
lati
ve
Dif
fere
nc
e (
%)
Synthetic Diet Synthetic Diet + 2% Phytic Acid
Reference: Woyengo, 2010
TWENTY ONE DAYS POST-WEANING
(Pigs weaned at approx 21 days)
P < 0.017 P < 0.002 P < 0.001
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
absorção de nutrientes 32
FITATO REDUZ O DESEMPENHO
Tratamento P Fítico, % P Não-fítico, % Consumo, g GP, g CA Cinzas Tibia, %
Cinzas Dedos, %
Dieta Regular 0,144 0,45 877b 648b 1,36 46,7 13,2
Dieta baixa em fitato
0,003 0,45 942a 694a 1,36 46,6 12,9
Desempenho de frangos de corte aos 21d alimentados com dietas regulares ou
baixas em P fítico (cevada/caseína)
abP<0.05 Linares et al., Poultry Science 2007
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
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Desempenho
Confiabilidade
Economia
500FTU’s?
SUPERDOSAGEM
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Superdosagem de fitase E. Coli modificada geneticamente melhora o desempenho além das 500FTU
a a
ab
a
a
b b
1,46
1,48
1,5
1,52
1,54
1,56
1,58
1,6
PC PC+DCP PC+500 QB NC NC+500 QB NC+1000 QB NC+1500 QB
Análise composta de 4 experimentos: Conversão alimentar corrigida para o peso das aves (0 a 42 dias; n = 25)
Contraste linear P = 0.002
y = -0.039x + 1.5755 R² = 0.9657
P = 0.0048 NC* = -0,15% Pdisp
*
CA
co
rrig
ida
(g
/g)
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absorção de nutrientes 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
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absorção de nutrientes 36
R$735mil/ano
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)
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
absorção de nutrientes 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%
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absorção de nutrientes 38
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)
Impacto de la combinação de xilanase e fitase no peso vivo e conversão alimentar de frangos machos (42d)
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
absorção de nutrientes 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.
20-jun-12
Fitase e suas implicações na digestão e absorção de nutrientes
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.
20-jun-12 Fitase e suas implicações na digestão e
absorção de nutrientes 41