fitase e suas implicaÇÕes na digestÃo e absorÇÃo...

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



INTRODUÇÃO

DIFERENÇAS

• Estabilidade Térmica

• Estabilidade Gástrica

• Afinidade ao Substrato

• pH

TODAS PODEM SER

VIRTUALMENTE

DIFERENTES

Fúngica

E.Coli

E.Coli modificada



70%



INTRODUÇÃO

Desempenho

Confiabilidade

Economia

500FTU’s?

SUPERDOSAGEM



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



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)



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)



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



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.



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


13

FITATO



Cowieson e Cowieson, 2011

FITATO



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


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


20-jun-12 18


Tri

ticale

Tri

go

So

rgo

So

ja d

esati

vad

a s

em

casca

So

ja d

esati

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a c

om

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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

rdu

rad

o d

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



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



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



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



Cinética de hidrólisis

pH

2.5

pH

3.5

E. Coli modificada

E. Coli modificada Aspergillus

Aspergillus Peniophora

Peniophora

Prata et al., 2007



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



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



Afinidade ao substrato



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



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



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



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)



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



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



Desempenho

Confiabilidade

Economia

500FTU’s?

SUPERDOSAGEM



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)



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

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)



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%



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)



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


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.



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fitase e suas implicaÇÕes na digestÃo e absorÇÃo...

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