Uma nova perspectiva para maximizar o potencial da fibra alimentar total, da xilanase e da saúde intestinal

O conceito de fibra alimentar total

Fisiologicamente, a fibra é definida como o conjunto de carboidratos que não são digeridos e absorvidos no trato intestinal superior, chegando intactos ao cólon ou ceco. Então, o Codex Alimentarius em 2005 definiu fibra alimentar como "polímeros de carboidratos com um grau de polimerização não inferior a 3, que não são digeridos e/ou absorvidos no intestino delgado".

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Porém, no contexto da nutrição animal, o uso da palavra fibra é amplo, confuso e quimicamente mal definido (Choct, 2015). Como exemplo, a fibra bruta (a principal referência de fibra usada até hoje nos rótulos e para registro de rações para animais) representa apenas uma proporção muito pequena de cerca de 20% da fibra alimentar de ingredientes e rações para animais.

Segundo Choct (2015), a definição de fibra alimentar causa enorme controvérsia, porque também houve inúmeras definições, às vezes confusas, ao longo dos anos; incluindo definições baseadas em efeitos fisiológicos e métodos de determinação. De relevância direta para a nutrição de monogástricos, o autor recomenda definir a fibra alimentar como “a soma do conteúdo total de polissacarídeos não amiláceos (PNA) e lignina”.

Para adotar esse conceito de fibra alimentar total, novas matrizes nutricionais devem ser desenvolvidas para considerar todos os carboidratos presentes nos ingredientes, incluindo principalmente as quantidades e tipos de PNA, além de ter um grande conhecimento de suas frações solúveis e insolúveis, correlacionando isso com o comportamento gastrointestinal dos animais.

Tal abordagem direciona melhor a próxima etapa, como a definição de fibra e de seus componentes PNA, e, portanto, a um melhor entendimento de como a composição e as características da fibra podem afetar o desenvolvimento intestinal, a fermentação no trato intestinal inferior, e, consequentemente, o desempenho animal. Além disso, uma melhor compreensão das características da fibra de diferentes ingredientes permite entender o possível impacto que as ferramentas disponíveis nos mercados (ácidos, processo de moagem, peletização, diferentes ingredientes, carboidrases, etc.) poderiam ter sobre essas características.

NIR como uma ferramenta para caracterizar a fibra alimentar total

A tecnologia NIR utiliza luz infravermelha próxima para predizer, de forma rápida e fácil, a qualidade nutricional dos ingredientes e das rações para animais. Tradicionalmente, a tecnologia NIR tem sido usada para a análise bromatológica de nutrientes, incluindo umidade, proteína e fibra bruta. Estes resultados podem ser utilizados para, por exemplo, aceitar/liberar o uso de ingredientes e alimentos e identificar tendências na qualidade da matéria prima, que ajudem a atualizar a formulação, garantindo uma qualidade consistente da ração. Avanços recentes na tecnologia de calibração NIR permitem a predição de nutrientes adicionais, como lisina reativa e total do farelo de soja, energia metabolizável de cereais e P-fítico, à nível de indústria.

Para entender melhor a fibra alimentar total em diferentes ingredientes para alimentação animal; a AB Vista coletou aproximadamente 1.700 amostras de ingredientes de 24 países diferentes ao longo de 5 anos (Gomes et al., 2020). Essas amostras foram analisadas de acordo com o método proposto por Englyst et al. (1994), e também, moídas e analisadas usando um equipamento NIR de bancada (FOSS DS2500) com espectrômetro monocromático (FOSS A / S Hillerød, Dinamarca).

Como resultado, a AB Vista desenvolveu um conjunto de calibrações NIR que podem ser usadas para predizer parâmetros relacionados à fibra alimentar total, incluindo:

-PNA total e insolúvel

-Arabinose + xilose total e insolúvel

-A relação arabionse:xilose tanto nas frações total quanto nas insolúveis de arabinose e de xilose.

-Glicose total e insolúvel como parte de PNA.

-Ainda, com base na composição acima, a composição de outros PNA, como pectina e porções solúveis de cada grupo, pode ser calculada de forma rápida e fácil

As calibrações NIR podem ser usadas para predizer esses parâmetros em ingredientes para ração com ótima precisão. A figura 1 mostra o conteúdo típico de PNA insolúvel, solúvel e total em uma variedade de ingredientes para a ração. Mais importante ainda, é a variação regional e sazonal do PNA total e insolúvel que pode ser efetivamente monitorada havendo um equipamento NIR no local.

Figura 1: Conteúdo de PNA insolúvel, solúvel e total de uma variedade de ingredientes comumente usados para rações, conforme a predição pelo NIR. Adaptado de Gomes et al., 2020:

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Como reduzir os efeitos antinutricionais da fibra alimentar e potencializar seu impacto positivo?

PNA solúvel e insolúvel continuam apresentando propriedades antinutritivas significativas para os animais. Esses efeitos podem ser reduzidos com o uso de carboidrases, principalmente a xilanase, devido à alta inclusão do complexo arabinose e xilose normalmente presente nas dietas (aproximadamente 40 a 50% do PNA total) e à alta resistência da arabinoxilose à hidrólise e dissolução no TGI, na ausência de uma xilanase.

Historicamente, os mecanismos pelos quais uma xilanase era usada concentravam-se no aumento da digestibilidade nutricional dos ingredientes devido à redução da viscosidade, no melhor aproveitamento do alimento consumido e no aumento da eficácia das enzimas digestivas endógenas. Mas, atualmente, sabe-se que esse não é o efeito mais importante da enzima. A proporção de fibras solúveis nos ingredientes diminuiu ao longo do tempo e a nova geração de xilanases é capaz de fornecer outro efeito aos animais devido à maneira de quebrar a cadeia dos arabinoxilanas.

Essa alteração na solubilidade da fibra de cereais nos últimos anos, reduzindo o impacto desta fibra solúvel na viscosidade intestinal, não tornou irrelevante o uso de carboidrases. Na verdade, abriu caminho para perceber que até então, o impacto da fibra na nutrição de monogástricos quase não era considerado: o impacto positivo da fibra na fermentação no intestino grosso e o desenvolvimento de um microbioma fermentador de fibra. Atualmente, o uso de enzimas exógenas é atribuído à sua capacidade de degradar os elos que ligam as cadeias fibrosas, gerando frações de menor grau de polimerização denominadas xilo-oligossacarídeos (XOS), gerando um caminho para o desenvolvimento da microbiota intestinal (Ribeiro et al. al., 2018).

O efeito resultante das β-1,4-xilanases exógenas seria gerar uma variedade destes XOS. Tais oligossacarídeos têm um efeito positivo sobre o microbioma que coloniza a porção distal do trato gastrointestinal. Portanto, os efeitos benéficos resultantes da inclusão de β-1,4-xilanases em dietas à base de cereais podem resultar em modulações mais robustas do microbioma do ceco, uma vez que gera uma série de compostos altamente fermentáveis no ceco, além de direcionar a atividade em arabinoxilanas solúveis e viscosas.

No entanto, deve ser esclarecido que o mecanismo de quebra das cadeias arabinoxilanas por todas as xilanases não é o mesmo. Nem todas as enzimas produzem XOS com o grau correto de polimerização para o qual o microbioma tem um apetite maior, enquanto alguns produtos podem até hidrolisar esses oligossacarídeos em açúcares livres e reduzir esses efeitos benéficos.

Esses XOS consumidos pelo microbioma serão os precursores de um melhor desenvolvimento do microbioma degradador de fibras e, como a fermentação de carboidratos requer um processo lento de adaptação, não é fácil manter um equilíbrio adequado da flora microbiana, quanto maior a nossa capacidade de determinar o microbioma conforme a idade, maior será a adaptabilidade de nossos animais e seu microbioma

Além disso, o desenvolvimento desse microbioma degradador de fibra aumentará a produção de ácidos graxos voláteis (AGV), como ácidos acético, propiônico e butírico. Esses ácidos são fontes de energia para enterócitos, que por sua vez, melhoram a saúde intestinal e, ao mesmo tempo, atuam como gatilhos para hormônios intestinais, como o PYY. Esse fator determinará uma melhora na digestibilidade das dietas, uma vez que aumenta a retenção de alimentos no estômago/moela.

Quando XOS obtidos em um grau específico de polimerização são associados as xilanases exógenas, uma forte ação estimulante é gerada das bactérias que degradam a fibra nas câmaras de fermentação distais de monogástricos, gerando o chamado efeito estimbiótico, um estímulo da microbiota do intestino grosso para degradar fibra.

Dessa forma, podemos definir aditivos estimbióticos como aqueles que podem estimular um microbioma a degradar fibras e aumentar sua fermentabilidade, mesmo quando usados em doses claramente baixas. Isso permite uma contribuição significativa para a produção de ácidos graxos voláteis (AGV).

Além disso, interferimos positivamente no modelo de digestibilidade de alguns nutrientes (especialmente proteínas), reduzindo sua concentração no trato intestinal inferior e, assim, sua fermentação no ceco, o que é desejável.

Esses fatos nos levam a considerar a estrutura do intestino, seu funcionamento ideal e como ele pode ser influenciado para melhorar a saúde e a produtividade animal.

Tradução da Figura na página 1.