Introducción
Los factores anti-nutricionales (Anti-Nutritional Factors, ANF, por sus siglas en inglés) se definen como moléculas presentes en la dieta que por sí mismas o por los productos metabólicos que surgen en el tracto gastrointestinal, interfieren con la digestión y absorción del alimento, afectan la producción o influyen negativamente en la salud. Los ANF se pueden clasificar en función de sus propiedades químicas (Huismann y Tolman, 1992) y en función de su efecto sobre el uso de los nutrientes. (A) Según sus propiedades químicas (Grupo I: Proteínas (por ejemplo, inhibidor de la proteasa y hemaglutininas, grupo II: Glucósidos (por ejemplo, glucosinolatos) Grupo III: Fenoles (por ejemplo, gosipol y taninos) y grupo IV: Anti-metales y Anti-vitaminas y (B) Sobre la base de anti-nutrientes que afectan directa o indirectamente: 1. Sustancias que afectan la digestibilidad o la utilización de proteínas – Inhibidor de proteasa (por ejemplo, inhibidor de tripsina y quimotripsina), 2. Sustancias que reducen la solubilidad o interfieren con la utilización de minerales: por ejemplo, ácido fítico, 3. Sustancias que aumentan los requerimientos de determinadas vitaminas: P. ej. Anti-vitamina (A, D, E, K), ácido nicotínico; y 4. Sustancias con un efecto negativo en la digestión de carbohidratos: por ejemplo, inhibidores de la amilasa.
Los polisacáridos no amiláceos (NSP) (NSP+ Lignina=fibra) no se incluyen en los grupos anteriores, ya que cuando se someten a tratamiento enzimático de los mismos producen oligómeros prebióticos específicos que están implicados en la mejora de la salud intestinal o en la liberación de monosacáridos como fuente de energía (Choct, 2015). En este trabajo, los NSP (tanto solubles como insolubles) que forman parte de las paredes celulares de las plantas se consideran ANF, ya que evitan físicamente que las enzimas endógenas accedan a los nutrientes dentro de la célula (efecto jaula). Un estudio reciente mostró que el tratamiento con un mayor nivel de NSP insolubles en la dieta, produjo la peor conversión de alimento y el rendimiento menor en cada una de las fases de alimentación de pollo de engorde (Morgan, N. 2022).
Actualmente, los avicultores requieren de un uso más inteligente de los alimentos de baja calidad, debido al aumento en la competitividad del sector avícola sumado a los problemas de sostenibilidad. Las enzimas, así como las técnicas de fermentación eficientes, ofrecen la oportunidad de hacerlo. El tracto gastrointestinal de los animales monogástricos no es completamente eficiente ya que carece de mecanismos enzimáticos necesarios para degradar ciertos complejos en los alimentos como los ANF.
La suplementación de los alimentos con enzimas o la fermentación aumenta su valor nutritivo, aumentando así la eficacia de la digestión y absorción. Las enzimas añadidas exógenamente mejoran la accesibilidad a los nutrientes de los ingredientes de los alimentos y degradan la fibra bruta, el almidón, las proteínas y también de los fitatos. La fermentación con bacterias también hace lo mismo.
Existen varios métodos químicos para el análisis de estos ANF para verificar su presencia y monitorear su destrucción durante diferentes condiciones de procesamiento. Importantes avances en la comprensión de la estructura y función celular han dado como resultado el desarrollo de nuevos métodos y han abierto nuevas áreas de investigación.
El uso de la microscopía como una herramienta necesaria para comprender la estructura celular y las funciones biológicas es un ejemplo de ello. En este trabajo se presenta la visualización por microscopía de inmuno fluorescencia confocal para visualizar varios ANF y monitorear su destrucción durante la hidrólisis. Para la localización y visualización del inhibidor de tripsina de Kunitz (KTI) en torta de soya (SBM) y SBM fermentada, se usó inmunomicroscopía, una técnica que usa un anticuerpo específico que reconoce el KTI. El anticuerpo para KTI reconoce el KTI que puede verse entonces como una señal roja (Figura 1). Para la localización de manano en torta de palmiste (PKC), se usó un anticuerpo contra manano de referencia LM21 y se visualizó también como una señal roja (Figura 2). La autofluorescencia de los ácidos ferúlicos en los xilanos se usó para visualizar la degradación de xilanos en la digestión obtenida de muestras de cultivos de pollos alimentados con una dieta de trigo-soya (Figura 3).
Resultados
Figura 1. Imágenes de superposición de inmunofluorescencia confocal de una sección transversal de SBM marcada con una sonda de anticuerpo que detecta KTI como círculo rojo oscuro/rosa alrededor de círculos de proteína rosa claro 1B. Detección de KTI como manchas rosas/rojas brillantes en SBM 1C. Casi ninguna mancha roja/rosa brillante en SBM fermentada. El color azul en todas las imágenes son las paredes celulares teñidas con blanco Calcofluor, un tinte que tiñe β-estructuras de glucano (celulosa) de azul brillante. Los experimentos de la Actividad del Inhibidor de Tripsina (TIA por sus siglas en inglés: Trypsin Inhibitor Activity), realizados utilizando la norma internacional ISO NEN-EN-ISO 14902 mostraron niveles casi 9 veces más altos para la soya cruda en comparación con la SBM. La SBM fermentada tenía niveles indetectables de TIA.
Visualización de Mananos en torta de palmiste y solubilización de la misma mediante uso de una β-mananasa (Gomez Osorio et al., 2021)
Figura 2. Imágenes de superposición confocal de secciones transversales de PKC etiquetadas con la sonda inmunofluorescente LM 21 que detecta β-mananos (señal roja) y tinción con tinte blanco de calcofluor detectando celulosa que contiene enlaces β-glucano (señal azul). El panel (A) muestra las células de endospermo (EN) con contenido de cuerpos proteicos (punta de flecha) y la cubierta de la semilla (SC) en el control (sin adición de enzima). En el panel (B), la localización del β-manano y del β-glucano se observa dentro de la EN de pared gruesa intacta (flecha) en una sección de control. El panel (C) muestra la alteración de las estructuras de la pared celular (flecha) después del tratamiento con una dosis comercial de una β-mananasa. Las paredes celulares se ven intactas en la proteína que encierra la PKC. La solubilización enzimática de las paredes celulares libera la proteína atrapada adentro.
Figura 3. Muestras de digestión de cultivos de células de pollo visualizadas usando microscopía de fluorescencia en aves alimentadas con dietas trigo-soya con y sin xilanasa. Figura 4 b, Detección de xilano azul fluorescente intacto en paredes de células de trigo usando microscopía de fluorescencia sin xilanasa (control). Figura 3B Detección de xilano azul fluorescente que no está intacto. Usando xilanasa, la solubilización de xilano en las paredes celulares ya comienza a ocurrir en el cultivo.
Referencias Bibliográficas
- Choct, Mingan. (2015). Polisacáridos no amiláceos para alimentos para animales monogástricos: Clasificación y función. Ciencia de Producción Animal. 55. 1360-66. 10.1071/AN15276.
- Gómez-Osorio, Luis-Miguel & Oh, Hwa & Lee, Jung. (2021). Confirmación del efecto de la jaula y el potencial de producción de prebióticos de una β-mananasa, con SBM como sustrato mediante microscopía y química húmeda. Journal of Agricultural Science 13. 23. 10.5539/jas.v13n2p23.
- Huisman, J.; Tolman, G.H. (1992). Factores antinutricionales en las proteínas vegetales de las dietas para no rumiantes. En Avances Recientes en Nutrición Animal. Por P. C. Garnsworthy, W. Haresign, D.J.A. Cole
- Matthiesen, C.F., Pettersson, D., Smith, A., Pedersen, N.R. y Storm, A.C. (2021) La xilanasa exógena mejora la eficiencia de producción de pollos de engorde al aumentar la digestión proximal del intestino delgado de proteína bruta y almidón en dietas a base de trigo de diversas viscosidades Anim. Feed Sci. Technol., 272, 114739
- Morgan, N. (2022). Impacto de los polisacáridos sin almidón en las dietas de pollos de engorde. Publication no. 22-027. N.º de proyecto PRJ-011487. AgriFutures Australia https://www.agrifutures.com.au/wp-content/uploads/2022/03/22-027.pdf
- Mravec, J., Jørgensen, B., Pedersen, N. (2022). Visualización inmunohistológica del efecto del procesamiento de la soya sobre el inhibidor de la tripsina de Kunitz, Animal Feed Science and Technology, 292, 1-11, 115410
