Fibra y microbiota ¿es posible acelerar la fermentación?

16/03/2019

Aditivos

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ABVista

Escrito por: Gustavo Cordero y Rob Ten Doeschate
AB Vista
Revista: NutriNews Marzo 2019
Revista: nutrinews-españa

La fibra se ha convertido de nuevo en un tema de interés con respecto a la salud intestinal y el rendimiento animal, por su influencia sobre la asimilación de otros componentes de la dieta (Aman and Graham, 1990), la producción de ácidos grasos volátiles (AGV) y la modulación de la microbiota intestinal.

La importancia de la la fibra en la nutrición animal se asocia, no solo a su valor nutricional, sino también a los efectos de la cantidad, composición y características de la fibra sobre la absorción de otros nutrientes y la función intestinal.

La composición química de las fracciones de la pared celular de los vegetales difiere, siendo unas más degradables que otras.

Muchos datos sobre fracción de carbohidratos fibrosos, a menudo conocidos como polisacáridos no amiláceos (PNA), demuestran que tienen propiedades antinutritivas en las dietas avícolas (Bedford et al., 1991; Bedford and Classen, 1992; Choct and Annison, 1992).

A pesar de que el impacto negativo de los PNAs sobre el rendimiento de los animales está ampliamente reconocido, las complejidades, estructuras y propiedades de los mismos son menos conocidos. Estas características no solo determinan sus efectos antinutritivos dentro del animal, sino que también influyen en la eficiencia de las enzimas degradadoras de PNAs (Knudsen, 2014) ya que son la fracción mayoritaria de la parte fibrosa de la dieta.

Entrenando la microbiota para fermentar la fibra

Numerosos artículos reflejan las mejoras observadas en el rendimiento animal asociadas a la introducción de enzimas degradadoras de PNAs (PNAsas).

La razón por la cual algunas xilanasas son tan efectivas en dietas independientemente del cereal utilizado, es porque los arabinoxilanos representan aproximadamente entre el 40 y el 50% del total de los polisacáridos de la fibra, tanto si se basan en trigo como en cebada o maíz.

Las enzimas xilanasas pueden descomponer el arabinoxilano en xilooligosacáridos (XOS), fragmentos de carbohidratos más cortos que pueden ser fermentados por bacterias.

Se cree que la fermentación de XOS puede inducir cambios en el perfil microbiano del tracto gastrointestinal, mejorando el rendimiento de los animales a través de la producción de AGV.

  • La fibra y su fermentación afectan a la composición del microbioma del tracto gastrointestinal de los animales (de Vries, 2014).
  • La fibra es un sustrato para el crecimiento de las bacterias en las porciones distales del intestino (Kumar et al., 2012), produciéndose una fermentación y subsiguiente aumento de la producción de AGVs.

 

Estudio sobre los cambios en la fermentación de la microbiota intestinal

Bedford & Apajalahti (2018) demostraron en un estudio in vitro los cambios que ocurren a nivel de fermentación cuando se administra xilanasa en la dieta.

  • Se alimentaron aves con dietas a base de trigo PNAsas o con xilanasa (Econase XT, 16000 BXU/kg).
  • Se recolectaron muestras del contenido cecal de las aves a los 35 días y se usó un sistema de simulación in vitro para la medición de gas y ácido butírico.
  • La producción de gas permite valorar la actividad fermentativa de la microbiota en el sistema, indicando la capacidad de las bacterias en el ciego de las aves de fermentar los sustratos suministrados.
  • Los niveles de ácido butírico permiten valorar la calidad de la fermentación, dado que la producción de ácido butírico en los tramos más distales del intestino se considera como un producto de la fermentación beneficioso para el rendimiento animal.
  • El contenido ileal de las aves control se utilizó como sustrato basal al que también se añadieron PNA de trigo.

 

Resultados del estudio

La microbiota de las aves que recibieron la dieta con xilanasa respondió en mayor medida a la adición del sustrato con PNA de trigo, por lo que mostraron una mayor capacidad inicial de producción de gas y ácido butírico (Gráfica 1).

Gráfica 1. El contenido cecal de las aves alimentadas con una xilanasa y empleado como inóculo resultó tener una mayor producción de ácido butírico en comparación con el contenido cecal del grupo control (Bedford and Apajalahti, 2018).

Claramente, a los 35 días del inicio del estudio con la adición de xilanasa, resultó en que la microbiota es capaz de fermentar la fibra pero, ¿este proceso podría acelerarse?…

 

Señalización XOS – Desarrollo más rápido de la capacidad de la microbiota de degradar la fibra

Cuando se comparó la adición de xilanasa o XOS puros en una serie de experimentos de Ribeiro et al (2018), se demostró que con la adición de XOS se podría alcanzar unos resultados iguales o mejores en el rendimiento animal que con el uso de la xilanasa.

Los XOS también han demostrado funcionar a unos niveles de inclusión muy bajos, lo que indica que su efecto no se atribuye a que sean empleados como sustrato para la fermentación.

La hipótesis se baraja que los XOS tienen una función de señalización de la microbiota, permitiendo que desarrolle su capacidad de degradación, mejorando el rendimiento a través de la producción de AGV como el ácido butírico. Un mecanismo de retroalimentación mediado por AGVs puede conducir a un mayor periodo de retención en la molleja, mejorando la digestión de la ración completa y por tanto el rendimiento de los animales.

Bautil et al (2018) demostraron que la adición de arabinoxilooligosacáridos (AXOS) puede influir en la degradación de arabinoxilanos (AX) en aves jóvenes, conduciendo a una reducción en la viscosidad y a un incremento de la digestibilidad de los AX.

Sin la adición de los XOS, las aves desarrollarían igualmente parte de esta capacidad, pero con los XOS ocurre con mayor rapidez. Estos datos apoyan el concepto de que es posible estimular la microbiota para que desarrolle una mayor capacidad de degradación de fibra a edades más tempranas.

Acción complementaria dual

En los últimos años, AB Vista ha llevado a cabo una serie de estudios para determinar cómo promover la capacidad de la microbiota para degradar la fibra y si se puede aplicar estos conocimientos para lograr que las bacterias sean más eficientes.

Estos estudios han conducido al desarrollo de un producto novedoso con una acción dual.

  • Los resultados obtenidos con este nuevo producto sugieren que es posible señalizar a las bacterias productoras de butirato para que incrementen su capacidad de degradación de fibra, induciendo la producción endógena de enzimas degradadoras de fibra y la consecuente producción de AGVs.
  • La acción dual de mejorar la solubilidad de la fibra y la absorción de nutrientes a través de una serie de eventos se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Efecto dual de un producto combinado a base de XOS fermentables y una xilanasa sobre la fermentación de fibra (AB Vista).

Las ventajas adicionales que conlleva la producción de AGVs, como el ácido butírico, y el impacto de ralentizar del vaciado gástrico, ha conducido a mejoras en la supervivencia de los cerdos (York and Gomes, 2019) y en el rendimiento productivo de las aves (Gráfica 2).

Gráfica 2. Mejora en la supervivencia de los cerdos (izquierda) y la conversión alimentaria a los 42 días de vida (derecha) en aves alimentadas con xilanasa (EXT) o un producto enzimático de acción dual (Signis) compuesto por XOS y una xilanasa (datos internos AB Vista).

 

La comprensión del impacto de la fibra en la fisiología animal será una herramienta importante para los nutrólogos que busquen mejorar la función intestinal en la nueva era sin antibióticos.

El desarrollo de productos que estimulen la fermentación de la fibra en los tramos distales del intestino y potencien el crecimiento de las bacterias beneficiosas tendrán un gran valor en producción animal.

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