¿Cómo afectan los β-mananos en el alimentación de cerdos?

Los grandes cambios que se han logrado en los sistemas de producción animal se asocian con un incremento sustancial del conocimiento científico, el cual ha derivado en invenciones que se aplican de manera rutinaria. Por ejemplo, en la alimentación animal es común el uso procesos tecnológicos para destruir factores anti nutricionales presentes en los alimentos, así como el uso de enzimas exógenas que ayudan a degradarlos en el tracto digestivo de los animales, tal es el caso de las enzimas fitasas o xilanasas. Sin embargo, existen otros factores anti nutricionales que deben ser eliminados para permitir que los animales expresen su máximo potencial productivo. Hoy en día, es más claro que nunca que existe un factor anti nutricional que merma la productividad de los animales y que está presente en sus alimentos, particularmente en la fracción fibrosa de oleaginosas y cereales, este factor es conocido como Beta-galacto-mananos (β-Mananos).

En la actualidad, Elanco Salud Nutricional enfoca sus esfuerzos para ayudar a los productores a lograr su máximo potencial, mediante la aplicación de una estrategia de cuatro puntos enfocados en el intestino de los animales “Reducir la inflamación”, “Controlar las infecciones”, “Mejorar la digestión”, y “Manejar el microbioma”. En este sentido el control y destrucción de factores anti nutricionales como los β-Mananos se hace clave. Citando años de valiosa investigación acerca del daño que estos causan al disparar los mecanismos de defensa del sistema inmune innato, causando inflamación intestinal^{1, 2} y alterando la viscosidad de la digesta. Elanco argumenta que los β-mananos encabezan la pérdida de energía metabolizable, hasta en 90 kcal/kg, reduciendo la uniformidad de los grupos de produccion^3-9, y creando mayor susceptibilidad a las infecciones ^{10, 11}. Karl Poulsen consultor regional de salud nutricional para Europa en Elanco indica que ya sea en condiciones normales de producción o peor aún, en situaciones de estrés elevado, por ejemplo, durante una infección aguda, los efectos adversos de los β-mananos se incrementan dramáticamente, y la pérdida de productividad puede exceder el 20%, cuando esto sucede, la influencia negativa de los β-mananos sobre la salud se vuelve más fuerte, con el incremento de la mortalidad y la morbilidad¹⁰.

El problema, por supuesto, es que los β-mananos son parte de la hemicelulosa, esto es, son polisacáridos comunes en todos los ingredientes de origen vegetal. Para ayudar a comprender que tan ampliamente distribuidos están los β-mananos en el alimento animales, Elanco trabaja constantemente para actualizar las tablas de referencia usadas para determinar su concentración en los alimentos, y así poder inferir sobre los efectos que tendría la adición de una enzima una β-mananasa en diferentes tipos de alimentos. A continuación, se presenta una entrevista con Karl Poulsen quién habla de este trabajo y presenta el caso para la industria hablando de las bondades y ventajas del control de los β-mananos.

¿Qué tipo de ingredientes tienden a tener β-mananos? Y ¿Cómo difieren estos de otros factores anti nutricionales como los inhibidores de tripsina?

[Karl Poulsen] Los β-Mananos se encuentran en la mayoría de los ingredientes vegetales del alimento. Estos son fibras de polisacáridos no amiláceos, formados por cadenas lineales de manosa y galactosa con enlace tipo β1-4 y que pertenecen a las fracciones de hemicelulosa de las plantas. El contenido de β-mananos solubles en diferentes ingredientes varía desde casi 0 hasta 7%12. El contenido de β-mananos es moderado en cereales como maíz y sorgo (0.16%), relativamente alto en pastas proteicas (0.6%) de soya, girasol o DDGS, pero hasta cerca del 7% en palmiste y cascarilla de soya.

Los β-mananos de los alimentos, son moléculas muy grandes y similares a aquellas que se encuentran en las paredes celulares de algunas bacterias, esto hace que formen parte de un grupo especifico denominado PAMP (patrón molecular asociado a patógenos), el cual es fácilmente reconocible por el sistema inmune innato de los animales y es capaz de generar una respuesta de defensa, lo cual es muy útil ante una invasión microbiana, pero es una respuesta inútil y que solo representa un gasto de energía ante la presencia de alimentos¹³. Esta actividad indirecta hace a los β-mananos diferentes de otros factores anti nutricionales, que tienen una influencia directa sobre el desempeño o eficiencia animal. Los inhibidores de tripsina que reducen la actividad de la tripsina son un buen ejemplo de factores con una influencia directa. Otra diferencia es que los inhibidores de tripsina son inactivados por el proceso térmico, mientras que los β-mananos soportan los procesos usados en la producción moderna de alimentos, como el secado, el peletizado y la extrusión¹⁴.

¿Por qué Elanco decidió que era necesario un estudio sobre el contenido de β-mananos en diferentes ingredientes del alimento?

[Karl Poulsen] Elanco se ha comprometido a analizar de manera continua materias primas procedentes de todo el mundo, esto en beneficio de los fabricantes de alimentos. Esta información se ha publicado e incluyó 236 muestras de ingredientes comunes del alimento en 21 países alrededor del mundo. Esto lo convierte en el estudio de β-mananos más grande, realizado hasta hoy. Una motivación importante detrás de este estudio fue el actualizar nuestra tabla de referencia en ingredientes comunes del alimento animal. Esta tabla es importante ya que nuestra recomendación de usar Hemicell™ HT se basa en el contenido estimado de la dieta de β-mananos, y los valores son incluidos en una calculadora de mananos práctica que hace fácil su estimado en la dieta y permite predecir si la adición de una β-mananasa será costo efectiva, e incluso permite a los nutriólogos elaborar sobre el nivel de energía que puede ahorrar en la dieta.

¿Cuáles son los hallazgos más notables del estudio de β-mananos a nivel mundial y qué concluyó el estudio?

[Karl Poulsen]  El resultado principal del estudio fue la nueva información acerca del contenido de β-mananos solubles en 36 ingredientes comunes del alimento. Los resultados no indicaron una correlación entre los contenidos de proteína o fibra cruda y los β-mananos, así que el contenido de β-mananos en pasta de soya sin cascarilla con mayor contenido de proteína cruda no se reduce, y tampoco se incrementa en la pasta de soya con cascarilla y con mayor contenido de fibra¹².

¿Cuál es el nivel mínimo de β-mananos en la dieta para afectar la salud del animal? ¿Elanco tiene algún estimado de que tan común esto representa un problema en dietas de monogástricos a nivel mundial, p.e. ¿qué porcentaje de las dietas incluyen β-mananos arriba de este nivel?

[Karl Poulsen]  Para condiciones de producción comercial, tanto en nuestras pruebas y como nuestra experiencia con clientes, los datos indican que una pérdida de cerca de un 3% en la eficiencia de producción se puede esperar cuando el contenido de β-mananos solubles excede el 0.2-0.25%, esto normalmente equivale a un alimento con al menos un 12% de pasta de soya y/o pasta de girasol.

Virtualmente todas las dietas estándar para pollos de engorda o pavos de producción exceden este criterio para el contenido de β-mananos, en el caso de los cerdos, la proporción puede variar mucho dependiendo de las condiciones de mercado y por ende de la formulación. La gran oportunidad en alimentos preiniciadores, es que además se pueden reemplazar proteínas caras por proteína de soya, reduciendo costos de alimento y mejorando la productividad.

Los efectos adversos de los β-mananos son influenciados por dos factores: el contenido de β-mananos en la dieta es importante, pero el nivel de permeabilidad intestinal o inflamación es probablemente mucho más importante¹³. Creemos que la permeabilidad intestinal es muy importante pues los β-mananos parecen inocuos en la ausencia de permeabilidad intestinal o inflamación¹⁵. Casi siempre hay suficientes desafíos en condiciones de producción comercial, así que cierto nivel de inflamación y permeabilidad siempre están presentes. En estudios in vitro se ha indicado que tan poco como un 0.05% de β-mananos pueden causar una respuesta innata fuerte¹⁶.

¿Es razonable el esperar que las compañías prueben regularmente los niveles de β-mananos en sus alimentos? ¿Cuándo o qué tan regularmente se debe hacer esto? ¿Qué otras acciones Elanco recomienda para el control de los efectos negativos potenciales de los β-mananos?

[Karl Poulsen]  El procedimiento de la prueba utilizada para cuantificar a los β-mananos en los ingredientes del alimento consume mucho tiempo y es costoso. Así que, incluso si el costo no es importante, no recomendaría que las compañías de alimento hagan sus propios análisis, principalmente porque cuando las muestras del lote sean tomadas, el alimento será consumido antes de que los resultados estén disponibles.

Por lo tanto, el mejor consejo es el uso continuo de la tabla de referencia para estimar el contenido de β-mananos en la dieta y determinar si una β-mananasa se debe añadir. Al hacer esto se convertirá en una práctica estándar. La otra cosa que las compañías pueden hacer para controlar los efectos negativos de los β-mananos, es añadir rutinariamente Hemicell™ HT (β-mananasa) a todo el alimento con un contenido relevante de β-mananos.

¿Piensa que la industria en general tiene un buen entendimiento de cómo los β-mananos pueden ser problemáticos? ¿Quién tiene interés en la evolución del problema desde que Elanco se involucró primero en el sector nutricional?

[Karl Poulsen]  El entendimiento de la influencia de los β-mananos sobre la producción animal continúa mejorando, pero con cada estudio que hemos completado para monitorear la concientización acerca de los β-mananos se sigue identificando como un obstáculo clave. Parte de nuestro trabajo es, por lo tanto, continuar educando acerca del impacto de los β-mananos sobre la inmunidad y desempeño animal. La fitasa y la xilanasa ambas llevaban varios años en el mercado antes de que su uso se convirtiera en estándar, y es realista el esperar un desarrollo similar en el uso y aceptación de la β-mananasa. Por lo tanto, nosotros esperamos continuar invirtiendo en investigación para fomentar el entendimiento de la influencia de los β-mananos sobre el sistema inmune y la producción animal. Los primeros nutriólogos con experiencia sólida usando Hemicell™ HT no tienen dudas al recomendar a los productores que consideren el usar Hemicell™ HT como un ingrediente del alimento estándar en la misma manera en que las enzimas, fitasa y xilanasa son utilizadas.

Referencias

1. Geniec, N.O., Alei, F., and Klasing, K. 2015. “Effect of Hemicell HT Enzyme on the Immune System of Chickens and their Performance.” International Poultry Scientific Forum.

2. Poulsen, K., Baker, K.T., and Kwiatkowski, T. 2018. “Effects of β-Mannanase on Intestinal Health Analyzed in 30 Experience from EMEA.” Elanco Animal Health. Data on file.

3. Mathis, G., Greenwood, M., et al. 2007. “Turkey Tom Research Study to Test the Efficacy of ChemGen’s Enzymes vs. Varying Energy Levels, Experiment 010807.” Southern Poultry Research Inc. Data on file.

4. Mathis, G.2010.“Study No. CGT 10: Comparative Examination of ChemGen Corp. Enzymes Fed to Tom Turkeys.” Southern Poultry Research Inc. Data on file.

5. Knox, A.et al. 2009. Efficacy of Hemicell®-L and Hemicell-HTin broilers fed on pelleted diets based on wheat and soybean meal. Roslin-ChemGen broiler trial code 2009/3018. Data on file.

6. Van Eerden et al. 2015. Effects of β-mannanase in broilers on low energy diets. 20th European Symposium on Poultry Nutrition. Poster 079 (ID 229), p 284-286.

7. Pettey, L., Carter, S., Senne, B. and Shriver, J. 2002. Effects of ß-mannanase addition to cornsoybean meal diets on growth performance, carcass traits, and nutrient digestibility of weanling and growing/finishing pigs. J. Anim. Sci. 80: 1012-1019.

8.Mendoza, O.F. etal 2015. “Effecto f dietarβ-mannanase on the growth performance of growing pigs. ”ASAS Midwestern Section and ADSA

Branch. J.Anim.Sci.93: 1.

9. Jackson, M.E. 2013. The Effect of β-mannanase on broiler performance and uniformity. 24th Australian Poultry Science Symposium. pp.92-95.

10. Hsiao, H.-Y., Anderson, D.M., Jin, F.L., and Mathis, G.F. 2004. “Efficacy of β-mannanase (Hemicell®) in Broiler Chickens Infected with Necrotic Enteritis.” International Scientific Forum, Abstract 120, The Southern Conference on Avian Diseases

11. Vangroenweghe F. and Poulsen K. 2020. Application of Hemicell HT– a β-mannanase enzyme – restores post-weaned piglet performance in the presence of challenging protein sources. Publication pending.

12. Global Update on β-mannan content in common feed ingredients. 2018. Betamannan survey Data on file.

13. Anderson, D.M. & Hsiao, H.-Y. New Feed Enzyme Development. ChemGen Corp. 2009, 1: 1-30

14. Couch, J.R., Y.K. Bakshi, T.M. Ferguson, E.B. Smith and C.R. Creger (1967) The effect of processing on the nutritional value of guar meal for broiler chicks. British Poultry Science 8: 243-250.

15. Hung, T.V. & Suzuki, T. 2017. Guar gum fiber increases suppressor of cytokine signaling-1 expression via toll-like receptor 2 and dectin-1 pathways, regulating inflammatory response in small intestinal epithelial cells. Mol. Nutr. Food Res. 61, 10, 2017,

16. Klasing, K.C. et al., 2014. HTLUS130004. Pilot Efficacy Study: Effect of Hemicell HT Enzyme on the Immune System of Broiler Chickens Using and In Vivo and In Vitro Study Techniques. Data on file.