Se realizó una revisión acerca de los efectos de la adición de enzimas fibrolíticas comerciales sobre alimentos que presentan baja digestibilidad y como esto afecta el comportamiento productivo en ganado lechero. Se encontró que en algunos casos, hay un incremento en la producción de leche, sin efectos en los componentes de la misma, también se han encontrado resultados positivos con una mejora en los componentes de la leche pero no siendo así en producción. Por otro lado el alto costo de estas enzimas comerciales dificulta su utilización, por lo que se han propuesto alternativas como el uso de enzimas de hongos de Pleurotus ostreatus, que resultan ser económicas, además de contener enzimas lacasas que mejoran la digestibilidad del alimento.
Palabras clave: leche, digestibilidad, enzimas, Pleurotus ostreatus
A review was performed about the effects of the addition of commercial fibrolytic enzymes on foods that have low digestibility and how this affects the productive behavior in dairy cattle. It was found that in some cases, there is an increase in milk production, without effects on milk components, positive results have also been found with an improvement in milk components but not in production. On the other hand the high cost of these commercial enzymes makes difficult its use, so alternatives have been proposed such as the use of Pleurotus ostreatus fungi enzymes, which prove to be economical, in addition to containing laccase enzymes that improve the digestibility of the food.milk, digestibility, enzymes, Pleurotus ostreatus
Keywords: milk, digestibility, enzymes, Pleurotus ostreatus
La leche es un alimento compuesto por agua, grasa, sólidos no grasos, proteínas, lactosa, minerales, sólidos totales, enzimas y vitaminas (Food Science, 2017). Sin embargo se presentan factores como el consumo de forraje (Raman, 2012), que está conformado por carbohidratos estructurales y lignina, este último, el componente más difícil de digerir de la pared celular de los forrajes (Paredes, 2014), afectando la degradación de este por los microorganismos ruminales (González, 2002), repercutiendo en los componentes de la leche y queso (Paredes, 2014). Para ello se ha implementado el uso de enzimas fibrolíticas exógenas comerciales, con la finalidad de aumentar la digestibilidad de los forrajes (Dean et al., 2008). Sin embargo los altos costos de estas enzimas son una limitante para su uso. Otra alternativa para mejorar la digestibilidad del forraje es el uso de enzimas fibrolíticas encontradas en el sustrato gastado del hongo Pleurotus ostreatus que contiene celulasas, xilanasas y además lacasas, que pueden degradar la lignina y que ningún producto comercial contiene (Herrera et al., 2015).
Pared celular de los forrajes y su efecto sobre componentes de leche y queso.
La distribución de las diferentes moléculas dentro de la pared celular de la planta y las uniones entre ellas afectan la facilidad con la cual los microorganismos pueden romper las células y afectar el ritmo con el que las partículas son degradadas (González, 2002). La biomasa lignocelulósica de los materiales vegetales tienen un alto contenido de hemicelulosa, celulosa y pectinas (carbohidratos estructurales) y lignina en las paredes celulares de las plantas (Van Kuijk et al., 2014), los cuales contienen en su materia orgánica (MO) del 35 – 80% de lignocelulosa o fibra en forma de pared celular, la cual le da integridad estructural a la planta (González, 2002).
La mayoría de los constituyentes que conforman la leche provienen del alimento que es consumido por el animal. En forrajes que contienen altas cantidades de lignina, la tasa de degradación de la celulosa y hemicelulosa son muy bajas por lo que el principal evento derivado de la degradación de estos carbohidratos estructurales, como la producción de ácidos grasos volátiles (AGV), acetato, propionato y butirato, se verá afectada. En consecuencia una mayor o menor producción de estos AGV, es la que determinara la modificación en los componentes de la leche, es decir, una mayor proporción en propionato llevara a una mayor producción de leche, mientras que en una mayor proporción de acético y butírico, llevara a un mayor porcentaje de grasa y sólidos totales en la leche (Beever et al., 2000). Sin embargo a mayor producción de leche disminuyen la calidad de los componentes (Campabadal, 1999).
Enzimas fibrolíticas exógenas comerciales.
Son aquellas que no pueden ser sintetizadas por los animales, por lo tanto se deben de incluir en el alimento de los rumiantes. Son productos compuestos de celulasas, xilanasas, ß-glucanasas, amilasas y proteasas (Ayala et al., 2010). Se derivan principalmente de cuatro bacterias (Bacillus subtilis, Lactobacillus acidophilus, L. plantarum y Streptococcus faecium, spp.), tres hongos (Aspergillus oryzae, Trichoderma reesei y Saccharomyces cerevisiae) (Sujani et al., 2015). Tienen la finalidad de mejorar la calidad de los forrajes, debido a que estos presentan una elevada concentración de fibra afectándose su valor nutritivo constituyendo una limitante nutricional, las enzimas aumentan la digestibilidad de las fracciones fibrosas actuando sinérgicamente con los microorganismos ruminales, incrementando así la degradación de los forrajes (Dean et al., 2008). Sin embargo los altos costos de estas enzimas son una limitante para su uso. (Herrera et al., 2015). Por esta situación en los últimos años las investigaciones relacionadas con este rubro se han centrado en buscar alternativas rentables para poder utilizar enzimas exógenas (Cuadro 1).
Enzimas del sustrato gastado de Pleurotus ostreatus
Una alternativa para mejorar la digestibilidad del forraje es el uso de enzimas fibrolíticas encontradas en el sustrato gastado del hongo Pleurotus ostreatus que contiene celulasas, xilanasas y además lacasas, producidas durante el cultivo del hongo, estas últimas degradadoras de lignina y que ningún producto comercial contiene (Herrera et al., 2015).
Cuadro 1. Utilización de enzimas exógenas para mejorar la producción animal.
| Especie | Estrategia utilizada | Respuesta productiva |
| Cabras lecheras | Tres dosis de celulasas | No se observaron efectos sobre los componentes de la leche (sólidos totales, grasa, proteína, lactosa, sólidos no grasos y minerales). (Kholif et al., 2015b). |
| Cabras lecheras | Utilización de sustrato gastado tratado con Pleurotus ostreatus. | Obtuvieron mayor contenido de grasa y proteína en la leche (Kholif et al., 2014). |
| Ganado lechero | Celulasas, xilanasas, endoxilanasas, amilasas, proteasas, hemicelulasas, exoglucanasas y endoglucanasas | No hubo efectos en producción de leche y componentes de la misma (grasa, lactosa y proteína) (Ortiz et al., 2013). |
| Vacas lecheras | Celulas y xilanasas | Obtuvieron mayor porcentaje de proteína en la leche (Dean et al., 2013). |
| Cabras lecheras | Celulasas y xilanasas | No hubo efectos en producción de leche y componentes de la misma (grasa, sólidos totales y proteína) (González, 2003). |
| Ovejas lecheras | Celulasas y xilanasas | No hubo efectos en producción de leche y componentes de la misma (grasa y proteína) (Flores et al., 2002). |
| Vacas lecheras | ß-glucanas, endocelulasas y xilanasas | No hubo efectos en producción y componentes de la leche (grasa y proteína) (Beauchemin et al., 2000). |
| Vacas lecheras | Celulasas y xilanasas | Obtuvieron mayores ganancias de peso, condición corporal y producción de leche, sin embargo no tuvieron efectos sobre los componentes de esta. (Yang et al., 1999). |
Existen diferentes sustratos en los cuales se puede cultivar el hongo (bagazo de caña de azúcar, cascara de café, pajas de cereales, etc.) (Kortei et al., 2014), al finalizar la cosecha el subproducto resultante es el sustrato gastado (Villegas, 2014). En México, se producen 47, 468 ton de Pleurotus spp., esta producción genera (Herrera et al., 2015), más de 500,000 ton anuales de sustrato gastado (Villegas, 2014), por lo que su eliminación se ha convertido en un problema (Nakatsuka et al., 2016) debido a que este subproducto es quemado, generando contaminación ambiental (Raghuwanshi et al., 2014). Por lo que se le han buscado alternativas de uso, entre ellos como alimentos para ganado (Villegas, 2014), lo cual lo convertiría en un sistema de bioconversión ecológica (García et al., 2014).
De acuerdo a las investigaciones, la efectividad de las enzimas comerciales es aun controversial, además de que tienen altos costos dificultando su uso, por lo que las enzimas de hongos son una alternativa ya que son económicas, contribuyen a la conservación del medio ambiente y contienen enzimas lacasas, las cuales no se encuentran en los productos comerciales, mejorando el valor nutritivo del forraje.
Ayala, M.M., Zepeda, A., y González, S.S. (2010). Enzimas fibrolíticas de Agaricus bisporus para rumiantes. Por fermentación sólida de esquilmos agrícolas para rumiantes. Tesis de Doctorado. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia. Universidad Nacional Autónoma de México. México.
Beauchemin, K.A., Rode, L.M., y Maekawa, M. (2000). Evaluation of a Nonstarch Polysaccharidase Feed Enzyme in Dairy Cow Diets. Journal of Dairy Science, 83, 543 – 553.
Beever, D.E., y Mould, F.L. (2000). Forage evaluation for efficient ruminant livestock production. En Givens, D.I., Owen, E., Axford, R.F.E., y Omed, H.M. Forage evaluation in ruminant nutrition (pp.15-42). New York, USA: CABI Publishing.
Campabadal, C. (1999). Factores que afectan el contenido de sólidos en leche. Nutrición animal tropical, 5(1), 67-92.
Dean, D.B. (2008). Perspectivas del uso de enzimas fibrolíticas exógenas. ¿Se justifica su uso en ganaderías Doble Propósito?. En Pérez, H.P., y Díaz, R.P. Desarrollo Sostenible de la Ganadería de Doble Propósito (pp. 791 – 802). Maracaibo-Venezuela: Ediciones Astro Data S.A.
Dean, D.B., Staples, C.R., Littell, R.C., Kim, S., y Adesogan, A.T. (2013). Effect of Method of Adding a Fibrolytic Enzyme to Dairy Cow Diets on Feed Intake Digestibility, Milk Production, Ruminal Fermentation, and Blood Metabolites. Animal Nutrition and Feed Technology, 13, 337 – 353.
Food Science. (2017). Composition and structure: overview. Recuperado de: https://www.uoguelph.ca/foodscience/book-page/composition-and-structure-overview
García, R.P.A., Rodríguez, P.W., Chalarca, G.E.K., y Andrade, Z.A. (2014). Estudio microbiológico y fisicoquímico de hongos comestibles (Pleurotus ostreatus y Pleurotus pulmonarius) frescos y deshidratados. Ingenierías y Amazonia, 7(1), 41 – 47.
González, G.E. (2002). Efectos de la suplementación con enzimas fibrolíticas en cabras lecheras. Tesis de Doctorado. Facultad de Veterinaria. Departamento de Ciencia Animal y de los Alimentos. Bellaterra, Barcelona. España.
Herrera, G.J., Naranjo, J.N., Páez, O.L.A., Cisneros de la Cueva, M.G., Gurrola, A.D.L., Torres, R.R., Monreal, G.H.M., y Hernández AS. (2015). Los hongos de pudrición blanca involucrados en la fertilidad del suelo. Visión científica, 7(1), 22 – 25.
Hoa, T.H., Wang, C.L., y Wang, C.H. (2015). The Effects of Different Substrates on the Growth, Yield, and Nutritional Composition of Two Oyster Mushrooms (Pleurotus ostreatus and Pleurotus cystidiosus). Mycobiology, 43(4), 423 – 43.
Kholif, A.E., Khattab, H.M., El-Shewy, A.A., Salem, A.Z.M., El-Sayed, M.M., Gado, H.M., y Mariezcurrena, M.D. (2014). Nutrient Digestibility, Ruminal Fermentation Activities, Serum Parameters and Milk Production and Composition of Lactating Goats Fed Diets Containing Rice Straw Treated with Pleurotus ostreatus. Journal of Animal Sciences, 27(3), 357-364.
Kholif, A.M., El-Aziz, M.A., El-Senaity, M.H., El-Gawad, M.A., y Sayed, H.F. (2015b). Effect of Diet Supplemented with Cellulase Enzymes on Lactating Goats Performance, and Milk and Cheese Properties. Life Science Journal, 12(2s), 16 – 22.
Kortei, N.K., Dzogbefia, V.P., y Obodai, M. (2014). Assessing the effect of composting cassava peel based substrates on the yield, nutritional quality, and physical characteristics of Pleurotus ostreatus (Jacq. Ex. Fr.) Kummer. Biotechnology Research International, 2014, 1 – 9. doi: 10.1155/2104/571520.
Nakatsuka, H., Oda, M., Hayashy, Y., y Tamura, K. (2016). Effects of fresh spent mushroom substrate of Pleurotus ostreatus on soil micromorphology in Brazil. Geoderma, 269, 54 – 60.
Ortiz, R.A., Noriega, C.A., Salem A.Z.M., Castelan O.O., y González, R.M. (2013). The Use of Exogenous Enzymes in Dairy Cattle on Milk Production and their Chemical Composition: A Meta-Analysis. Animal Nutrition and Feed Technology, 13, 399 – 409.
Paredes, E.M.J. 2014. Producción de leche y queso panela de vacas Jersey y sus cruzas con Holstein en pastoreo orgánico. Tesis de maestría. Departamento de enseñanza, investigación y servicio en zootecnia. Universidad Autónoma Chapingo. México.
Raghuwanshi, S., Misra, S., y Saxena, K.R. (2014). Treatment of wheat straw using tannase and white-rot fungus to improve feed utilization by ruminants. Journal of Animal Science and Biotechnology, 5, 1 – 8.
Raman, B.R. (2012). Importance of Goat Milk. Journal of Food Science and Technology, 7, 107 – 111.
Sujani, S., y Seresinhe, R.T. (2015). Exogenous Enzymes in Ruminant Nutrition: A Review. Asian Journal of Animal Sciences, 9(3), 85 – 99.
Van Kuijk, S.J.A., Sonnenberg, A.S.M., Baars, J.J.P., Hendriks, W.H., y Cone, J.W. (2014). Fungal treated lignocellulosic biomass as ruminant feed ingredient: A review. Biotechnology Advances, 33, 191 – 202.
Villegas MB. (2014). Uso de sustratos gastados de la producción de hongos comestibles como fuente de principios activos anti-inflamatorios. Tesis de Licenciatura. Universidad Tecnológica de Tecámac. México.
Yang, W.Z., Beauchemin, A., y Rode, L.M. (1999). Effects of an Enzyme Feed Additive on Extent of Digestion and Milk Production of Lactating Dairy Cows. Journal of Dairy Science, 82, 391 – 403.
[a] Profesor - Investigador del Instituto de Ciencias Agropecuarias, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, negrito.l.p@hotmail.com
[b] Profesor - Investigador del Instituto de Ciencias Agropecuarias, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, ssotos@uaeh.edu.mx
[c] Profesor - Investigador del Instituto de Ciencias Agropecuarias, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, chuchofranco@yahoo.com
[d] Profesor - Investigador del Instituto de Ciencias Agropecuarias, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, heurjupa@gmail.com
[e] Universidad Autónoma Metropolitana. Unidad Iztapalapa, jmvr@xanum.uam.mx
[f]* Profesor - Investigador del Instituto de Ciencias Agropecuarias, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, ayalamm78@gmail.com