5 nov, 2018
por Daniel Geraldes
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Adição de enzimas exógenas em alimentos para cães e gatos

 

Enzimas: características e funções.

Exceto por um pequeno grupo de moléculas de RNA catalítico conhecido como ribozina, todas as enzimas são proteínas globulares altamente especializadas. Sua atividade catalítica está associada a integridade da conformação nativa da proteína e qualquer alteração que ocorra em sua estrutura primária, secundária, terciária ou quaternária, comprometerá a atividade catalítica da enzima (Nelson & Cox, 2006).

A estrutura molecular das enzimas é bastante frágil e para que possam ser utilizadas eficientemente em alimentos para animais de companhia é importante que elas resistam a adversidades como, processo de extrusão, variações de pH no organismo, ação proteolítica do trato digestório e aos diversos tipos de processamento aos quais as matérias primas são submetidas para sua produção.

O uso de enzimas exógenas em alimentos para animais de companhia tem sido proposto como alternativa para auxiliar na digestão dos nutrientes, pois cães e gatos não são capazes de digerir uma diversidade de componentes presentes nos ingredientes. Estas espécies não sintetizarem, por exemplo, enzimas capazes de clivar as ligações beta das fibras, ou ainda, enzimas para degradação do ácido fítico, que é uma forma de fósforo armazenada nas plantas que não está disponível para animais de companhia. Os principais benefícios atribuídos ao uso destas enzimas incluem:

  • Maior eficiência no uso dos nutrientes presentes nos ingredientes –desagregam os fatores antinutricionais e permitem aos animais de companhia utilizarem os nutrientes de forma mais eficiente;
  • Redução dos custos de produção – reduz o gasto com energia elétrica no processo de extrusão e aumenta a produtividade dos alimentos;
  • Contribui com a redução do impacto ambiental – ao melhorar a digestão e a absorção dos nutrientes, reduz o volume de fezes produzidas e, consecutivamente, a excreção de fósforo e nitrogênio no ambiente;
  • Homogeneização das matérias primas – reduz a variação da composição nutricional dos ingredientes;
  • Contribui para manutenção da saúde intestinal – ao melhorar a digestibilidade, menor será a quantidade de nutrientes disponíveis no intestino para os agentes patogênicos.

 

Em alimentos para animais de companhia, a incorporação das enzimas exógenas pode ocorrer com diferentes objetivos. Elas podem ser aplicadas como aditivo na produção dos alimentos, visando potencializar o processo de extrusão (Sá et al., 2013; Carciofi et al., 2012). Podem ser usadas como complemento enzimático ao processo digestivo, contribuindo quantitativamente com as enzimas endógenas (amilase, lipase e protease) ou como suplemento de enzimas não sintetizadas pelo organismo (xilanase, celulase, ß-glucanase e fitase) (Felix et al., 2012; Tortola et al., 2013; Pacheco et al., 2014). As enzimas também podem ser adicionadas diretamente sobre um único ingrediente visando a melhoria de sua qualidade e aproveitamento pelos animais (Pacheco et al., 2016).

Alguns estudos defendem o uso de enzimas exógenas como componente auxiliar para o sistema imunológico. Entretanto, embora algumas enzimas de origem animal sejam aprovadas como ”medicamento” pelo Unated States Food and Drug Administration, os resultados científicos presentes na literatura que assegurem esta prática são escassos e conflitantes (Wiberg et al. 1998; Villaverde et al., 2017).

De acordo com Wiberg et al. (1998), a reposição de enzimas digestivas é uma terapia eficiente para cães e gatos com insuficiência exócrina do pâncreas (EPI). Neste estudo, os autores verificaram que os animais com EPI que consumiram dietas suplementadas com enzimas exógenas durante 4 meses, apresentaram o mesmo status de saúde dos cães sadios e tiveram os sinais da insuficiência controlados. Por outro lado, Villaverde et al., 2017 não observaram qualquer alteração nas concentrações séricas de tripsina imunorreativa (ITL) quando comparou animais que consumiram dietas com e sem enzimas exógenas de origem animal ou vegetal. O ITL é um teste para diagnosticar EPI em animais com sinais clínicos compatíveis.

Atualmente, poucas empresas incluem enzimas em suas formulações. Este fato pode ser justificado, pelo menos em parte, pela escassez de estudos que comprovem sua eficiência e pelo custo, ainda elevado, que terá na formulação. As principais enzimas estudadas para animais de companhia são aquelas que atuam sobre as fibras, as proteínas, o amido e o ácido fítico.

As carboidrases atuam sobre as estruturas complexas dos carboidratos, transformando-as em açúcares simples. Esta classe de enzimas é dividida em dois grupos principais: aquelas que hidrolisam polissacarídeos não amiláceos (xilanases e ß-glucanase) e aquelas que atuam sobre o amido (amilase).

As proteases são enzimas utilizadas para digerir proteínas armazenadas em diversas plantas e grãos. Atuam também sobre os inibidores de tripsina e sobre a lectina. As proteases também podem ser incluídas no processamento de ingredientes para clivar estruturas de difícil digestão, como as queratinas presentes nas penas de frango.

As fitases são enzimas que hidrolisam moléculas de ácido fítico existentes em muitos ingredientes derivados de plantas. O ácido fítico se liga a minerais, açúcares e proteínas formando complexos indigestíveis para cães e gatos. A quebra da molécula de ácido fítico libera, além do fósforo, as moléculas ligadas a ele e disponibiliza estes nutrientes para absorção intestinal.

 

Como as enzimas trabalham?

Em condições biológicas normais, as reações não catalisadas tendem a ser lentas e por este motivo, sem as enzimas, o processo de digestão dos alimentos, a contração muscular e tantos outros processos seriam biologicamente inviáveis (Nelson & Cox, 2006).

As enzimas fornecem um ambiente específico dentro do qual uma reação pode ocorrer mais rapidamente, sem que as próprias enzimas sofram qualquer alteração no processo (Figura 1). A formação do complexo enzima-substrato é fundamental para ação enzimática, tendo em vista que as enzimas são substrato dependentes.

As enzimas comerciais produzidas e usadas na alimentação animal, geralmente, são procedentes de bactérias do gênero Bacillus sp. ou fungos do gênero Aspergillus sp. ou Trichoderma sp. (Fireman & Fireman, 1998; Yin et al., 2001). A suplementação com enzimas exógenas em alimentos para animais de produção, especialmente aves e suínos, é uma prática rotineira e visa auxiliar os processos digestivos. Em cães e gatos, os estudos com enzimas estão em fase inicial. A variabilidade das metodologias empregadas para avaliar seus efeitos sobre a disponibilidade dos nutrientes tem dificultado a comparação dos resultados.

Félix et al. (2012) avaliaram o efeito da inclusão do farelo de soja sobre a digestibilidade dos nutrientes e da energia bruta (EB), bem como no conteúdo de energia metabolizável (EM), em dietas para cães suplementadas ou não com uma mistura de enzimas exógenas contendo α-galactosidase, ß-glucanase e xilanase. Os autores observaram maior digestibilidade da matéria seca (MS), matéria orgânica (MO), proteína bruta (PB), EB e conteúdo de EM nos alimentos contendo farelo de soja suplementados com 2 g/kg da mistura de enzimas.

Twomey et al. (2003a) investigaram o efeito da inclusão da enzima inulinase em dietas à base de cevada, trigo e coprodutos do trigo para cães adultos contendo 0, 30 e 60% de fruto-oligossacarídeo (FOS) comercial (10,4 FOS/kg). No estudo, a enzima atenuou a capacidade fermentativa do FOS, aumentou o pH fecal, reduziu a concentração de lactato nas fezes e consecutivamente melhorou a qualidade fecal. A redução da produção de lactato, provavelmente, foi reflexo da modificação estrutural dos substratos disponíveis para fermentação. Este efeito foi atribuído à clivagem das moléculas de FOS pela inulinase em pequenas moléculas de oligossacarídeos que entraram no intestino grosso. Entretanto, a enzima teve efeito limitado na digestibilidade dos nutrientes, melhorando apenas o CDA da PB da dieta.

Em contraste, Carciofi et al. (2012) realizaram dois experimentos avaliando o efeito da adição de α-amilase estável ao calor em dietas para cães adultos. No primeiro experimento foram utilizados 120 kilo-novo unidades de α-amilase (KNU)/kg produzida a partir de Bacillus licheniformis adicionadas de forma líquida durante o período de pré-condicionamento. No segundo experimento foram usadas 3684 KNU/kg produzidas a partir de Aspergillus oryzae misturados aos ingredientes antes da extrusão. Uma KNU é definida como a quantidade de enzima que, sob condições padrão, decompõe 5,26g de amido solúvel por hora. Os autores não observaram melhoria na digestibilidade dos nutrientes, no conteúdo de MS das fezes e na palatabilidade dos alimentos para cães com a inclusão da enzima. Entretanto, verificaram menor gasto de energia elétrica e maior produtividade dos extrusados. O benefício no processamento foi atribuído ao efeito da α-amilase que hidrolisou a amilose presente na dieta e evitou a maior absorção de água, inchaço e fricção da massa com a extrusora, permitindo que a mesma se tornasse mais fluida e menos resistente ao fluxo no canhão de extrusão.

Twomey et al. (2003b) avaliaram o efeito da suplementação de um blend de enzimas contendo xilanase, ß-glucanase e amilase em dietas para cães contendo trigo e cevada como fontes de polissacarídeos não amiláceos (PNA) solúveis e constataram que a adição do blend foi capaz de melhorar o coeficiente de digestibilidade aparente (CDA) do amido, MS, gordura, EB e características fecais. Isso permitiu a maior inclusão de ingredientes que continham índices maiores de PNA nas dietas, sem, contudo, causar efeitos antinutricionais significativos.

Twomey et al. (2001) investigaram o efeito da inclusão de 300 mL/t de fitase em dietas contendo 0, 15 e 30% de farelo de arroz integral (FAI) e verificaram que o aumento do nível de farelo na dieta afetou a digestibilidade de diversos nutrientes. Este efeito também foi observado por Pacheco et al. (2014) quando avaliaram a inclusão de 0, 20 e 40% de FAI. No estudo de Twomey, entretanto, os autores observaram que apesar do nível de 15% de FAI ter aumentado a digestibilidade da proteína, a inclusão de 30% de FAI reduziu a digestibilidade do amido e da EB. A inclusão da enzima fitase apenas foi eficiente no aumento da digestibilidade da gordura e do fósforo presente no farelo.

Gonzáles-Sanchez et al. (2007) reportaram que a adição de fitase reduziu a digestibilidade da MS, fibra detergente neutro (FDN) e EB das dietas à base de flocos de milho e farelo de soja para gatos. Os autores relataram que o aumento na taxa de passagem do bolo alimentar no trato intestinal, causado pelo elevado teor de fibra da dieta, pode ter diminuído as chances das enzimas atuarem sobre a digesta. Por outro lado, Hernández-Anaya et al. (2006), usando fitase em dietas contendo 15,5% de canola para cães verificaram melhoras nos CDA de MS, MO, FDN e EB em todos os níveis de fitase avaliados, sendo as maiores médias observadas para o nível mais elevado.

A incorporação de enzimas em ingrediente único antes da mistura para produção de alimentos para o animal também tem sido investigada por diversos pesquisadores. Pacheco et al. (2016) avaliaram a adição de lipase e protease, associadas com redução da temperatura e pressão, no digestor para produção de farinha de penas hidrolisada (FPH). Os autores observaram aumento de 600 kcal de EM/kg de MS a partir das penas em comparação a farinha sem adição das enzimas. Considine (2000) trabalhando com adição de protease e lipase no processamento de penas para produção de FPH obteve menor custo de produção da farinha e melhor qualidade nutricional, efeito atribuído à menor temperatura, pressão e tempo de cocção das penas.

Tiwary & Gupta (2012) observaram efeito linear na degradação das penas pela protease. À medida que a concentração das enzimas aumentou, maior foi a quebra das pontes dissulfeto da queratina. Entretanto, não foi observado degradação das penas em concentrações menores do que 600 U de queratinase, mesmo após tratamento prolongado. Neste estudo, 60% das penas foram hidrolisadas com a inclusão de 600 a 900 U de enzima e aumentou para 90% quando 1200 a 1500 U de enzima foram adicionadas para 2,5 g de penas.

De modo geral, podemos observar que a suplementação de enzimas exógenas nos alimentos para animais de companhia não apresenta efeitos marcantes sobre a digestibilidade e aproveitamento dos nutrientes pelos animais, exceto por alguns estudos que apresentaram efeito positivo. Entretanto, podem ser uma alternativa para melhorar a qualidade individual de ingredientes e para auxiliar na redução de custos de produção, muito embora, mais estudos sejam necessários para indicar os melhores níveis de inclusão.

 

Considerações finais

O desenvolvimento de tecnologias que tornem os nutrientes mais disponíveis para animais de companhia é ponto chave para sustentabilidade e eficiência do sistema. A adição de enzimas exógenas na massa ou no recobrimento de alimentos para animais de companhia tem se mostrado pouco eficiente na melhoria da digestibilidade e do aproveitamento dos nutrientes pelos animais. Entretanto, os poucos estudos que avaliaram o efeito sobre o processo de extrusão, demonstraram que a amilase é capaz de reduzir os custos com energia elétrica e aumentar a produtividade da fábrica, podendo ser uma oportunidade viável de uso das enzimas exógenas.

 

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

 

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Por: Gabriel Faria Estivallet Pacheco

Zootecnista, Doutorando em nutrição de animais de companhia pelo Programa de Pós-graduação em Zootecnia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brasil.

e-mail: gfepacheco@hotmail.com
Gabriel Faria Estivallet Pacheco
Zootecnista, Doutorando em
Nutrição de Cães e Gatos – UFRGS
CRMV – 0891

PUBLICAÇÃO EXCLUSIVA DA REVISTA PET FOOD – EDIÇÃO JAN/FEV 2018.

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