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Revista Digital del Centro
Nacional de Investigaciones Agropecuarias de
Venezuela |
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Utilización del Fósforo Fítico en la Nutrición de los Rumiantes Susmira
Godoy y C. F. Chicco INIA-CENIAP | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
En
las fuentes de origen vegetal el fósforo se encuentra principalmente en
forma de fitatos y ácido fítico, que representa aproximadamente entre 50
y 80% del fósforo total del grano (Oberleas, 1971; Ogawa et
al., 1975; Kirby y Nelson, 1988). El fósforo restante se encuentra
formando parte de compuestos tales como fosfolípidos, fosfoproteínas y
ácidos nucleicos, y una pequeña proporción (8-12%) como fosfatos inorgánicos. El
fósforo presente en la molécula de fitato es de baja disponibilidad para
los no rumiantes, relacionada principalmente con la forma química del
elemento, la proporción de otros minerales y nutrientes en la dieta
(proteína y energía) y la propia especie animal (De Groote, 1983). Esto
último, debido a la escasa actividad fitásica en el tracto digestivo de
los animales de estomago simple. En
rumiantes se ha demostrado que, cuando se utilizan dietas con
aproximadamente 50% del fósforo bajo la forma de fitatos, más de 90% es
hidrolizado por las fitasas producidas por los microorganismos del rumen
(Ellis y Tillman, 1960; Morse et al.,
1992). Sin embargo, diferentes autores (Reddy et
al., 1982; Greiner et al.,
1993) sugieren la hipótesis de que, en rumiantes, a pesar de la actividad
fitásica de los microorganismos del rumen, cuando se utilizan regímenes
alimenticios que exigen la incorporación de altos niveles de concentrados
(>70%), la actividad fitásica de los microorganismos es limitante,
probablemente debido a una saturación de su capacidad de hidrolizar el
sustrato (Greiner et al., 1993;
Godoy y Meschy, 2000). Los
tratamientos químicos o térmicos que se utilizan en el procesamiento de
algunos ingredientes alimenticios pueden también afectar la degradación
del fósforo fítico (Bitar y Reinhold, 1972; Konischi et al., 1999; Park et al.,
1999). En la presente revisión se discutirán los principales resultados de trabajos de investigación en el área de la utilización del fósforo fítico en la alimentación de los rumiantes.
El
ácido fítico y sus sales constituyen la principal forma de
almacenamiento de fósforo en semillas de cereales y oleaginosas (Wyatt y
Tejas, 1994; Zhou y Erdman, 1995). Sin embargo, en esta forma el fósforo
permanece no disponible para los animales no rumiantes, debido a que éstos
no están provistos de suficiente actividad de las fosfatasas endógenas
(fitasas) que son capaces de liberar el grupo fosfato de la estructura del
fitato (Walsh et al., 1994). El
ácido fítico es además un compuesto con actividad antinutricional,
debido a su capacidad de formar complejos insolubles con minerales y proteínas
(Zhou y Erdman, 1995; Sugiera et al.,
1999), convirtiéndolos en compuestos no asimilables por el organismo,
bajo condiciones fisiológicas. El
ácido fítico se forma por la esterificación del alcohol inositol cíclico
con un (máximo) de seis grupos de ácido fosfórico, myo-inositol cíclico
hexafosfato. Según la nomenclatura química es llamado “Myo-inositol”
1, 2, 3, 4, 5, 6-Hexakis (Oberleas, 1971). Los
seis grupos reactivos en la molécula de fitato (IP6) lo hacen un agente
fuertemente quelante, que se une a cationes como el Ca, Mg, Fe y Zn. Bajo
las condiciones de pH en el tracto gastrointestinal, permite que se formen
complejos fitato-metal insolubles, lo que hace al metal no disponible para
la absorción en el tracto intestinal (Maga, 1982). La
afinidad por los cationes es variable (Fe<Ca<Mn<Co<Cu<Zn;
Erdman, 1979). Los fitatos naturales son principalmente los de Mg y K,
compuestos más solubles que los fitatos de calcio, hierro y zinc. Una molécula
de ácido fítico puede unir de 3 a 6 moles de calcio, formando fitatos
insolubles a pH intestinal, haciendo no disponibles al fósforo y al
calcio.
Se
han propuesto varios modelos para la estructura del ácido fítico. Según
el modelo propuesto por Anderson (1914), el ácido fítico sería una molécula
con seis grupos ortofosfato (IP6) de nombre químico myo-inositol 1, 2, 3,
4, 5, 6- hexaquis (dihidrógeno fosfato). Según esta estructura, el ácido
fítico, a pH neutro y al pH que normalmente presentan los alimentos, es
una molécula cargada negativamente y por lo tanto muy reactiva, por lo
que presenta una elevada capacidad para formar complejos o unirse a moléculas
cargadas positivamente como cationes o proteínas (Wang, 1998). La
interacción del ácido fítico con
las proteínas es pH-dependiente, mientras que con los cationes la
interacción es debida exclusivamente a sus numerosos grupos de fosfato;
éstos pueden unirse bien a un solo grupo fosfato, a dos grupos fosfato de
una misma molécula o a grupos fosfato de distintas moléculas de ácido fítico
(Thompson, 1986; Lott et al., 1995).
El
ácido fítico se encuentra ampliamente distribuido en el reino vegetal.
En la mayoría de las plantas, una gran proporción de fósforo (80%) está
presente en forma de fitato, especialmente en aquellas semillas en las que
se encuentra en proporciones elevadas. Así, en las semillas de cereales,
oleaginosas y leguminosas, los niveles de ácido fítico son elevados y
constituyen el mayor porcentaje (60-82%) del fósforo total, representando
una reserva de fósforo y de glúcidos que son utilizados por la planta
durante la germinación. El
contenido de fósforo total (Cuadro 1) en granos de cereales varía entre
0.27 y 0.37%, mientras que para los subproductos es mas elevado con
valores entre 0.65 y 1.71%. En las tortas de oleaginosas, el fósforo
total (%) varía entre 0.53 y 1.0% (Eeckhout y De Paepe, 1994). El
contenido fósforo fítico en los cereales presenta valores entre 0.13 y
0.25 y para los subproductos de cereales entre 0.42 y 1.10%. En las tortas
de oleaginosas la concentración de fósforo fítico varía entre 0.18 y
0.44%. La proporción de fósforo fítico en relación al fósforo total
(%) fue superior de 60 en la mayoría de los materiales y mas bajo en maíz
(43%) y gluten de maíz (54%) y en las tortas de oleaginosas (34-53%).
En
los cereales, el ácido fítico se encuentra asociado a las estructuras
parietales del grano (Cuadro 2). En el arroz y el trigo los principales
sitios de acumulación son el germen y en las envolturas (pericarpio,
testa y aleurona) de los granos, mientras que en el maíz se encuentran
escencialmente en el germen. En
la mayoría de las semillas de leguminosas el fósforo fítico constituye
aproximadamente el 80% del fósforo total, y se localiza fundamentalmente
en el cotiledón y ejes embrionarios. Estructuralmente su localización no
es bien conocida. Según algunos autores está integrado con el cuerpo de
proteínas formando complejos con proteínas y minerales (Yoon et
al., 1996). Sin embargo, otros investigadores han indicado que en
frijoles más del 70% del fitato se encuentra en formas solubles en agua,
posiblemente combinadas con proteínas solubles, mas que como fitina
insoluble.
El
término disponibilidad biológica se define como la proporción en que un
nutriente ingerido es absorbido, de tal forma que puede ser utilizado en
los procesos metabólicos o almacenado en los tejidos del animal.
Definiciones similares han sido señaladas por Forbes y Erdman (1983).
Otros investigadores (Fox et al.,
1981) indican que la utilización de un nutriente debe demostrarse a través
de su participación en un proceso metabólico normal del animal, a fin de
establecer la biodisponibilidad del elemento. El fosfato proveniente de
cualquier fuente, inorgánica u orgánica, no siempre es completamente
disponible o utilizado. Algo se pierde siempre en las funciones digestivas
y metabólicas normales. En
general, para las diferentes especies, las fuentes de fósforo de origen
animal, son de alta biodisponibilidad cuando se comparan con las de origen
mineral,
de mayor valor biológico, como los momo, di y trifosfatos inorgánicos
(Housemann, 1984). En
las fuentes de origen vegetal, granos de cereales y leguminosas y torta de
oleaginosas, el fósforo presente en forma de fitatos, es muy poco
utilizado por los no rumiantes, mientras que, en los rumiantes, la
microflora del rumen es capaz de hidrolizar estos fitatos liberando fósforo
disponible para su absorción.
La
biodisponibilidad del fósforo fítico de los alimentos es variable, y
depende de la proporción
de granos en la dieta, concentración, localización y
solubilidad de los fitatos, aporte asociado de fitasas vegetales y
digestivas (intrínsecas y microbiana), presencia
de elementos inorgánicos en la dieta, contenido de proteína,
degradabilidad del almidón y técnicas
de procesamiento (físicos y químicos) de los materiales (Pointillart,
1991). En
rumiantes, muy pocos trabajos han sido realizados sobre la utilización
del fósforo fítico en el tracto gastrointestinal. Reid et al. (1947) señalan que los ovinos pueden utilizar fitatos
naturales y que la mayoría de la hidrólisis ocurre en el rumen en menos
de 8 horas. Raun et al. (1956),
simulando la función ruminal artificialmente, demostraron que los
microorganismos del rumen de novillos hidrolizan fitato de calcio,
sugiriendo la presencia de fitasas. Otros autores (Tillman y Brethour,
1958; Lofgreen, 1960; Ellis y Tillman, 1960) confirmaron que los rumiantes
(ovinos y bovinos) son capaces de utilizar fósforo fítico. El valor biológico
para fitato dietario en ovinos y ganado de leche fue establecido en 66 y
50%, respectivamente (Lofgreen, 1960).
Asimismo,
se ha demostrado que, cuando se utilizan dietas con aproximadamente 50%
del fósforo bajo la forma de fitatos, más del 90% es hidrolizado por las
fitasas producidas por los microorganismos del rumen (Ellis y Tillman,
1960; Morse et al., 1992). Sin
embargo, diferentes autores (Reddy et
al., 1982; Greiner et al.,
1993) sugieren la hipótesis de que, en rumiantes, a pesar de la actividad
fitásica de los microorganismos del rumen, cuando se utilizan regímenes
alimenticios que exigen la incorporación de altos niveles de alimentos
concentrados (>70%), donde la mayor proporción del fósforo está
presente como fitatos, la actividad fitásica de los microorganismos es
limitante, probablemente debido a una saturación de su capacidad de
hidrolizar el sustrato (Preston
et al., 1977; Greiner
et al., 1993; Meschy
y Guéguen, 1998; Godoy
y Meschy, 2000)
por exceso de fósforo fítico, como sucede en el caso de las fitasas
vegetales (Ricaud-Monouvrier, 1953).
Por otro lado, las dietas altas en concentrado reducen el tiempo de
retención de la digesta lo que puede también disminuir la hidrólisis de
los fitatos en el rumen (Sauvant et
al., 1999). La
propia naturaleza de localización de los fitatos en la estructura del
grano también afecta la disponibilidad de los fitatos. Así, en los
subproductos del trigo el fósforo fítico está localizado en las
aleuronas celulares y es liberado rápidamente por los microorganismos del
rumen (Reid et al., 1947; Raun et
al., 1956). Contrario a esto ocurre con el grano de maíz ya que fósforo
fítico se encuentra en el germen (Pointillart, 1994). En los subproductos
del maíz la fracción de fósforo fítico integrado a la parte
estructural de la pared celular del grano no es fácilmente liberado y
puede requerir degradabilidad previa de la materia seca. Otros
factores que afectan la absorción y metabolismo del fósforo son los
niveles de calcio y vitamina D. Un exceso de Ca con relación al P de la
dieta reduce la absorción del fósforo, al igual que la de otros
minerales (Mg, Mn, Zn), y resulta en bajos índices de crecimientos y de
mineralización ósea (NRC, 1994; 1998). Además, una relación Ca:P alta
disminuye la actividad de las fitasas. El Ca extra puede unirse a los
fitatos formando complejos insolubles menos accesibles a las fitasas y el
Ca extra puede reprimir directamente la actividad de las fitasas,
compitiendo con ellas por los sitios catalíticos (Kornegay, 1999).
Sin
embargo, otros minerales presentes en la dieta
podrían también afectar la disponibilidad del fósforo, por
formar precipitados insolubles cerca del sitio de absorción (Field et
al., 1983; Gifford y Clydesdale, 1990; Maenz et
al., 1999). Los grupos fosfatos reactivos en la molécula de fitatos
lo hacen un agente fuertemente quelante que se une a cationes (Ca, Mg, Fe,
Zn). Los
fitatos naturales son principalmente de Mg y K, compuestos más solubles
que los fitatos de Ca, Fe y Zn. Además, los fitatos forman complejos con
las proteínas haciéndolas menos solubles, lo que reduce la
digestibilidad también de los fitatos.
Los
cereales tienen además contenidos elevados de almidón pobremente
degradado en el rumen e hidrolizado a glucosa en el intestino (Sauvant y
Van Milgen, 1995). La glucosa y el fósforo compiten por la absorción
dependiente del gradiente de sodio, por lo que, la absorción de fósforo
puede ser limitada por exceso de glucosa intestinal. Las
técnicas de procesamiento, tales como la aplicación de tratamientos físicos
y/o químicos en los ingredientes alimenticios son también factores que
pueden afectar la eficiencia de la actividad fitásica ruminal, provocando
reducción en la degradación del fósforo (Konisshi et
al., 1999; Park et al.,
2000). Así, los tratamientos con formaldehído disminuyen la
degradabilidad de la proteína (Zelter et
al., 1970) y del almidón a nivel ruminal y, además reducen la
actividad fitásica de los microorganismos del rumen (Park et
al., 1999). Los tratamientos térmicos también disminuyen la
degradación de los fitatos a nivel ruminal (Konishi et
al., 1999).
La
disponibilidad del fósforo, también llamado coeficiente de absorción
verdadera (TAC), es utilizado para el cálculo de las necesidades diarias
de fósforo por el método factorial. Los valores de TAC varían entre 50%
(NRC, 1989) y 70% (AFRC, 1991). Sin embargo, en general en las
recomendaciones el valor de TAC es constante, excepto en el AFRC (1991)
que propone un valor de TAC (70%) más alto para las dietas altas en
concentrados y mas bajo para dietas altas en forraje (58%) Aún
cuando es importante calcular los requerimientos de fósforo en los
rumiantes, muy pocas experimentaciones sobre disponibilidad del fósforo
se han realizado. En forrajes se han reportado valores de disponibilidad
del fósforo con valores de 70.8% (Gueguen y Durand, 1976), 75.1% (Dayrell
y Ivan, 1989) y 80% en vacas lactantes (Martz et
al., 1990). Para el fósforo de los cereales el 70% es disponible para
la absorción (Field et al.,
1984) y 90% para el afrecho de trigo (Koddebusch y Pfeffer, 1988). Por
esta razón, la crítica principal a los sistemas actuales no es el nivel
recomendado (50, 55, 60 o 70%). La crítica está dirigida a la asignación
de un valor constante. Así, el valor de TAC de 60% podría ser adecuado
para dietas con gran cantidad de forraje, mientras que 70% sería mejor
para dietas basadas en silages. Solo la AFRC (1991) propone diferentes
valores de TAC para dietas ricas en forrajes o concentrado. Para mejorar
la precisición del método factorial es necesario tener valores de TAC
para los diferentes alimentos o por grupos de alimentos, como propuesto
recientemente por la NRC (2001). Por
otro lado, el fósforo fítico tiene eficiencias de absorción altamente
variable (35 a 81%; Mathur, 1951), debido
a una digestibilidad muy baja cuando el fósforo es suministrado en
exceso (25.4%; Ellis y Tillman, 1960). Consecuentemente,
hay dificultades para asignar coeficientes de absorción de fósforo para
los alimentos debido a que los estudios se llevan a cabo en diferentes
condiciones experimentales, como niveles de fósforo dietario, consumo de
materia seca, contenido de fibra y estado fisiológico de los animales. Los
coeficientes de absorción verdadera generalmente se desconocen y muchos
estudios incluyen medidas de absorción aparente, algunos con estimaciones
del fósforo endógeno y solo en menor extensión estudios in
situ con bolsas de nylon, in
vitro o técnicas con marcadores (32P). Se ha encontrado en
la bibliografia revisada un solo autor que ha reportado medidas de
disponibilidad del fósforo de fuentes proteicas usando 32P
(Field et al., 1984). Otras
dificultades estan relacionadas al hecho de que el cereal debe suplir más
de 70% del fósforo dietario, debido al bajo contenido de fósforo. Un
alto volumen de cereales en la dieta puede producir complicaciones durante
las (ensayos) evaluaciones, como,
por ejemplo, acidosis ruminal. A pesar de estos problemas, Field et
al. (1984) midieron la disponibilidad del fósforo en ovinos en dietas
que contenían 33% de varios cereales y obtuvieron valores de
disponibilidad del fósforo de 78.5% para cebada, 78.0% para trigo, y
70.5% para gluten de maíz. La
disponibilidad del fósforo en ovinos varía entre 54.9% (Gueguen y
Durand, 1976) a 94.5% (Lofgreen, 1960), dependiendo del alimento evaluado.
El último valor, el cual fue
obtenido con heno de alfalfa, parece ser excesivo cuando se compara con el
valor de 67.3% observado en heno de alfalfa en vacas lecheras (Martz et
al., 1990). Un valor cercano a este (75%) fue obtenido por otros
autores (Gueguen y Durand, 1976; Dayrell e Ivan, 1989; Martz et
al., 1990).
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Nota de los editores: Este artículo fue revisado por:
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Asunto:CH9 Utilización
del fósforo fítico en la
nutrición de los rumiantes | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Referencia de este artículo: Godoy, S. y Chicco, C. 2005. Utilización del fósforo fítico en la nutrición de los rumiantes. Revista Digital CENIAP HOY Número 9, septiembre-diciembre 2005. ISSN: 1690-4117, Depósito Legal: 200302AR1449, Maracay, Aragua, Venezuela. URL: www.ceniap.gov.ve/ceniaphoy/articulos/n9/arti/godoy_s/arti/godoy_s.htm Visitado en fecha:DERECHOS
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