Enzimas: tecnologia que reduz os custos de produção sem prejudicar o desempenho animal

Nesse segundo semestre de 2020 enfrentamos um forte aumento nos custos de produção animal. Esta alta ocorreu basicamente pelo desabastecimento interno dos principais ingredientes utilizados na produção de ração que, impulsionados pela valorização cambial, tiveram alta nas exportações. Podemos estimar um impacto de 10% a 35% no aumento do custo por unidade dos principais nutrientes da ração, como a energia, aminoácidos e fósforo, dependendo dos níveis nutricionais utilizados.

Uma das estratégias adotadas pelos nutricionistas é a da redução de níveis nutricionais das fórmulas, buscando um equilíbrio entre custo de ração e desempenho animal. Isso com certeza faz parte de um processo de pesquisa e desenvolvimento técnico das empresas, porém no momento de crise, com mudanças repentinas e bruscas nos preços dos ingredientes, nem sempre é fácil encontrar o ponto de equilíbrio.

A medida mais segura seria explorar ao máximo o potencial e uso de enzimas exógenas, em especial as carbohidrolases e fitases. Essa estratégia nutricional, além de garantir o desempenho animal, permite reduzir os custos das rações. Dentre todos os aditivos usados na alimentação animal as enzimas fazem parte dos produtos mais pesquisados, especialmente nas rações de aves e suínos. Desempenham um papel preponderante na produção animal, já que ajudam a melhorar a digestibilidade dos ingredientes da dieta. A suplementação enzimática tem um impacto significativo sobre a sustentabilidade e rentabilidade da produção animal. Avanços recentes em pesquisa e inovação provam que há potencial para se extrair ainda mais valor com o uso de enzimas na nutrição animal; portanto, conhecer o substrato para ação destas enzimas é essencial para definir a melhor estratégia dentro de inúmeras possibilidades.

Todos os cereais e farelos proteicos contêm um alto valor nutricional. No entanto, os animais são incapazes de utilizá-los completamente, devido à sua natureza complexa, bem como dos mecanismos digestivos parcialmente eficazes. Uma ração balanceada contém cerca de 20% de frações indigeríveis, que são compostas por:

Segundo a literatura, até 35% dessa fração indigestível (7% do total) pode se tornar digerível pela ação de enzimas exógenas (Ravidran, 2013).
Nutrientes como amido, proteínas, gorduras e minerais estão indisponíveis (10 a 20%) pois se encontram inacessíveis pelas propriedades antinutricionais dos PNAs e dos fitatos.

Os PNAs são polímeros α(β), presentes principalmente nas paredes celulares do endosperma, embora também sejam encontrados nos farelos de grãos. Estes incluem celulose, hemicelulose e pectina e também podem ser classificados de acordo com seu valor nutritivo em frações solúveis ou insolúveis em água (Bach Knudsen, 2014).
Os PNAs são conhecidos por possuírem propriedades antinutricionais que incluem:

As paredes celulares dos tecidos externos dos grãos contêm principalmente celulose e xilanos complexos, juntamente com quantidades significativas de lignina. Os heteroxilanos do milho são os que mais contém substituições (80%) comparados com os do trigo (70%). Essa complexidade afeta a suscetibilidade às enzimas exógenas. Mesmo que um alto grau de substituições previna problemas de viscosidade, a quebra dessas estruturas melhora a digestibilidade da ração.

Uma compreensão adequada do conteúdo e da estrutura das frações indigeríveis presentes nos ingredientes da ração é o primeiro passo para uma boa função enzimática. Quanto mais amplo o espectro da solução enzimática, maior será seu efeito.

Devido a sua especificidade limitada a apenas uma ligação, são necessárias diferentes enzimas para a degradação dos arabinoxilanos. Enquanto as endoxilanases hidrolisam a coluna vertebral das xiloses, sua atividade é frequentemente dificultada pela substituição por resíduos de arabinose. Para alcançar a eficiência, as endo-1,4-β-xilanases requerem uma extensão suficientemente longa de xilanases não substituídas sobre a coluna vertebral de xilanos (Lafond et al., 2014).

As α-L arabinofuranosidases (Abf) são glicosil hidrolases (GH) capazes de romper a arabinose a partir da cadeia de xilose, atuando como enzimas desramificadoras. Desta forma elas possuem um papel importante no sistema hidrolítico quando se trata da degradação das hemiceluloses, como os arabinoxilanos, arabinanos e arabinogalactanos. Por pertencer a diferentes famílias de GH (GH43, 51, 54, 62 etc) elas são capazes de liberar arabinose das xiloses mono ou dissubstituídas em oligo ou polissacarídeos (De La Mare et al., 2015). Ainda é importante complementar que as Abf atuam em um pH menor do que o das endoxilanases, desta forma, a consequência direta no trato digestivo é que a ação de desramificação é realizada na parte superior (estômago), enquanto as endoxilanases atuam posteriormente.

A ação primária das carbohidrolases sobre as paredes celulares aumenta ainda mais a eficiência da fitase, que terá posteriormente um maior acesso aos fitatos localizados no interior da própria célula. Quando utilizada em conjunto, sua ação é muito mais eficaz, aumentando a disponibilidade do amido e aminoácidos, além de minerais.

Cada enzima visa especificamente um substrato. As enzimas comerciais para a alimentação animal têm por objetivo melhorar a digestibilidade tanto dos nutrientes, como da energia. Mas a inclusão de vários tipos de enzimas na ração induz um efeito cumulativo sobre o aumento na digestibilidade? Essa questão sempre foi uma discussão entre nutricionistas. E isso pode ser atribuído às complexas interações que ocorrem entre as enzimas exógenas, endógenas, substratos e intestino. Por essa ração, não é correto considerar os efeitos das enzimas de maneira individual. A melhor maneira de avaliar um aumento da digestibilidade do alimento é utilizar o conceito de várias enzimas exógenas como uma solução enzimática única, que atente à fração indigerível da dieta e libere nutrientes a partir desta. Esta visão é descrita como conceito feedase. Com essa nova abordagem, o referido efeito enzimático já não está mais ligado a um nutriente específico, mas à fração indigerível da dieta, a qual será reduzida graças às ações complementares das enzimas.

A possibilidade de combinações destas atividades enzimáticas é imensa e por isso deve-se tomar alguns cuidados no momento da definição da estratégia enzimática, buscando ter comprovações robustas e consistentes do efeito sinérgico in vivo que está sendo esperado uma vez que se tenha a combinação.

No cenário de preços atuais (Fig.1) não há mais espaço para utilizar margens de segurança na valorização das combinações de diferentes enzimas por não possuir dados técnicos do efeito complementar das mesmas na formulação e no desempenho dos animais. A utilização de monoenzimas, como xilanases simples especificamente em dietas milho e soja também mostra um efeito limitado, necessitando de enzimas desramificadoras complementares, para maior eficiência na degradação destas matérias primas.

Figura 1 – Comparativo de custos de ração (%) de frangos de corte no Brasil em 2020 

Considerando a matriz nutricional de energia, aminoácidos e minerais, o uso de um complexo enzimático de multicarbohidrolases (CMC) pode reduzir aproximadamente US$ 22,00/t de alimento para frango de corte (Fig.2) e US$ 12,00/t de ração de suínos. Isso corresponde a uma redução de aproximadamente 7% e 4% no custo da ração de cada espécie, respectivamente.

A utilização de superdosing de fitase adicional ao CMC traz uma possibilidade maior ainda de economia e desta forma temos excelentes e comprovadas ferramentas para amenizar os aumentos recentes nos custos de produção animal.

Figura 2 – Redução do custo de rações de frangos de corte (%) com uso de um complexo enzimático de multicarbohidrolases (CMC) com e sem superdosing de fitase. Preços de novembro (Boletim JOX, 2020).

As enzimas podem fazer muito mais do que garantir um desempenho consistente. Elas são alavancas fundamentais para otimizar a formulação de rações, e assim reduzir os custos do alimento enquanto mantém o desempenho zootécnico nos níveis esperados. Linhagens modernas de aves e suínos com alto potencial de produção demandam alimentos que sejam eficientemente digeríveis para atingir seu potencial. Portanto, o uso de uma solução enzimática completa se adapta melhor a tal estratégia.

Cada empresa, com o seu nutricionista, poderá definir a melhor estratégia no uso da solução enzimática para a redução nos custos das rações.