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PROTEASAS: Innovación en alimentación
Importantes beneficios para la producción de pollos
A. Smith y R. Martínez-Alesón
DSM Nutritional Products
Jornadas Profesionales Avicultura
Sevilla - 8-11 Mayo 2012
ricardo.martinez-aleson@dsm.com
¿Qué es una Proteasa?
Las proteasas: (también denominadas peptidasas)
son enzimas que rompen los enlaces peptídicos de las
proteínas.
Se sintetizan y se encuentran de forma natural en los seres
vivos.
Interviniendo en la digestión de las proteínas,
facilitando su degradación, absorción y metabolismo.
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1
Proteína – una creciente preocupación
mundial
25
83
20
20
0
06
20
70
19
9
Mas ingresos disponibles
En algunos países
Menos ingresos en otros.
19
50
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
19
El crecimiento de la población
Después de 2050 la
expectativa de población
superará los 9 000 millones
de personas (casi el doble,
en no mas de sesenta años )
10.000 millones
Population (Billions)
El mundo, se enfrenta a una
creciente demanda de proteína de
alta calidad, principalmente por dos
factores:
Year
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Un desafío para los productores de
pollos
Mayor Producción de carne
Cada vez con recursos mas limitados
A un precio asequible para el consumidor
Sin perjudicar el medio ambiente en que
vivimos
La proteína es un nutriente “caro” esencial
para el crecimiento de los animales.
Los productores necesitan emplear alimentos
eficaces – y fuentes de proteína cada vez mas
eficientes y digestibles
Como aprovechar mejor, y de forma mas
eficaz los recursos proteicos de los que
disponemos, es un desafío creciente que nos
permitirá optimizar estos recursos
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2
Las demandas de los consumidores y la legislación
presionan favoreciendo una producción
“mas profesionalizada”
Los criterios de los consumidores cambian
Buscan alimentos sanos
Consumidores cada día mas informados
Presión sobre los productores:
Bienestar animal (Podo dermatitis)
Reducción de uso de antibióticos
Reducción de conservantes en los
alimentos
Reducción en el impacto
medioambiental
SEGURIDAD ALIMENTARIA
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Pero…
Tenemos una ventaja…
Trabajamos en el sector que produce…
Page 5
3
Page 6
¿Por qué Podemos necesitar una
proteasa?
• Imagenes de pollos de carne a los 55 días,
• Estirpes consrvadas de 1957, 1977 and 2007,
• Marcada diderencia en desarrollo corporal y tamaño de pechuga.
(Martin Zuidh / Alberta University)
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4
Por qué Podemos necesitar una proteasa
Digestibilidad de la proteína en pollos
Sin RONOZYME® ProAct:
100g Proteína
Excretada 22%
Digestible 78%
Con RONOZYME® ProAct:
100g Proteína
Excretado 16%
Digestible 84%
Mejora la Productividad:
Mejora del medio ambiente:
*En 2011 se han sacrificado en España alrededor de 550 millones de pollos
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Cómo puede una proteasa ayudar al
productor de pollos?
Las Proteasas permiten:
Aumentar la digestibilidad de la proteína
Reducir el coste de alimentación/reduce el coste del kg
de carne producido
Reducir el sustrato indigestible (en el intestino), para la
proliferación de bacterias patógenas
Mejorar el microbismo, sanidad, e inmunidad intestinal
Reducir el consumo de agua y su excreción
Reducir la excreción de nitrógeno
Permite un mayor aprovechamiento de los nutrientes de
cereales de producción local
Aumenta la rentabilidad
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5
Las proteasas en la actualidad…..
Las podemos encontrar: (en el intestino o…)
• formando parte de complejos multiezimáticos, en dosis y con
estabilidad variables…
• En productos mono enzimáticos preparados y producidos
exclusivamente para alimentación animal, buscando una alta
concentración de proteasas que permanecen estables tras los
procesos de fabricación de Piensos y Activas a nivel intestinal.
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¿Qué características hacen que una proteasa
tenga éxito en alimentación animal?
La proteasa ideal para la
alimentación deberá…:
•Permanecer estable en el
pienso, después de los
procesos de fabricación
His
•Mantenerse estable en el
intestino
Gly Pro
Ala
•Degradar las diferentes
proteínas del pienso
•Complementar la acción de
las proteasas endógenas
•…
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6
RONOZYME ProAct – ha sido
desarrollado para su aplicación
específica en alimentación animal
• Proteasa bacteriana
producida a partir de Bacillus
licheniformis
• Proteasa PURA (>95% de
actividad proteasa única)
• Serin proteasa
• Demostrada eficacia in vitro
• Estable en los procesos de
fabricación de piensos
• Estable a pH bajo
• Demostrada eficacia in vivo
• Consistentes mejoras
productivas
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ENZIMAS EN FORMULACIÓN DE PIENSOS:
Para que cualquier enzima…. sea “eficaz “
Las enzimas son proteínas:
Las enzimas pueden perder su estructura,
Por acción del tiempo
De la temperatura
De la presión
De la humedad
De la luz
O al entrar en contacto con ciertos metales
Ácidos / bases
Sales
Desinfectantes, antimicrobianos, antibióticos…
Todos estos elementos, nos los encontramos en las condiciones
habituales de producción de piensos…
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7
Efectos complementarios
• Modelo estándar de digestibilidad in vitro para monogástricos, test complementario para
evaluar la eficacia de las proteasas
Enzima a
analizar
Muestra
digerida
Pienso
Pepsina
pH 3
1h
Pancreatina
pH 7
4h
Análisis Grado
De hidrólisis
(DH)
Análisis
Proteína
soluble
• Los resultados demuestran al mismo tiempo la permanencia, acción y eficacia de las proteasas
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Comparación del efecto de diferentes proteasas (de diferentes
complejos enzimáticos) sobre el grado de hidrólisis proteica
(HD) y el nivel de proteína soluble en el modelo de digestión in
vitro.
•Únicamente RONOZYME ProAct aumenta el grado de hidrólisis proteica,
lo que indica un efecto intrínsico como Proteasa
•El incremento en la solubilidad de los productos A y B pueden ser el resultado
de otras actividades
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8
Excelente termo estabilidad:
Excelente termo estabilidad INTRÍNSICA de RONOZYME® ProAct
como se de muestra con pruebas diferenciales de Scanning Calorimetry
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Estabilidad a la granulación RONOZYME® ProAct
y en los silos
100
Retention (%)
90
80
70
Tras la granulación
60
3 meses de
almacenamiento
50
40
30
20
70°C
80°C
90°C
Conclusión: excelente estabilidad a la granulación de RONOZYME® ProAct.
Demostrada en piensos de pollos granulados a distintas temperaturas
Source: DSM, Switzerland, Report VFP27040
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9
Estabilidad a la granulación
en pienso de pollos, procesado: 4 temp.
Source: Kolding, Nov. 2008
105
95
Recovery, %
85
75
65
55
45
35
25
15
Mash
75C
30 Sec
85C
90C
95C
Holding time in conditioner
60 Sec
90 Sec
120 Sec
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Formulación del producto CT
- Coated Termo estable
Media 250 - 850 micras
Fibras de Celulosa
Partículas libres de
polvo
Multi-Capa de
Aceite vegetal
10-20
micras
Enzimas
estabilizadas
protegidas frente al
calor y humedad con
una matriz de
hidratos de carbono
y minerales
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10
Polvo (Heubach test)
Muestra A-02.
Muestra AL.
Source: DSM, Switzerland, 2008, Gadient
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Para que un enzima sea “eficaz “
Estabilidad intestinal
pH 8
pH 7
pH 3
pH 5,5
pH 5,5
pH 6,9
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11
Estabilidad intestinal
Relative activity (SAAPF-pNA substrate) in products with protease content after incubation with pepsin at pH 3 (1.5h; 40°C).
Source: NOVOZYMES, Denmark
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Efectos Complementarios
• Las aves producen proteasas (que actúan a nivel intestinal)
y son capaces de degradar la proteína del alimento…
• ¿Son suficientes estas proteasas?
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12
Activa en un amplio rango de fuentes
proteicas, distintas materias primas
Source: NOVOZYMES, Denmark
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Las enzimas endógenas no son capaces de digerir
toda la proteína
Ingrediente
Maíz
Sorgo
Trigo
H. de soja
H. de colza.
S. Algodón.
Girasol
S. trigo.
S. arroz.
H. huesos
H. plumas.
Lys
92
90
86
90
80
65
87
80
76
69
57
Met+Cis
90
84
91
86
80
73
87
78
68
62
51
Thr
85
83
87
85
73
68
82
73
66
62
53
Val
92
87
90
88
79
74
87
77
68
70
67
Arg
93
88
85
93
87
88
93
80
78
77
68
Ile
95
90
94
89
79
71
89
82
66
69
73
Trp
81
87
86
89
80
80
87
79
50
55
46
Avg
88
87
88
89
80
74
87
78
67
66
59
Fuente: varios aut.
•Para M.P. convencionales sólo es digestible el 80-90% de los aa
•10-20% permanece indigestible!
•Ésta prot, no digerida, es el sustrato para las proteasas añadidas en el alimento
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13
RONOZYME® ProAct aumenta la digestibilidad in
vivo, la dig. ileal de los aa de las MP habitualmente
empleadas en formulación
Improvement (% Control)
125%
120%
115%
110%
105%
100%
Lys
Corn
Corn DDGS
Met
Cys
Thr
Soy Bean Meal
Meat & Bone Meal
Val
Full Fat Soy
Poultry Meal
Ile
Leu
Arg
Canola Meal
Feather Meal
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Commercial trials support pen study conclusions
Field trial
Diets & feeding
4 houses (68,400 birds) receiving control dietary program and 4
houses (68,480 birds) treatment dietary program (0-45d)
Maize, wheat, soya, rapeseed meal, premix. Crumble/ pellets with
water ad libitum
Control: Commercial feeding program (with NSP/ Phytase enzyme)
Treatments
Treatment: Low CP/AA feeding program (4% resp. lower than the
control) + RONOZYME ProAct at 200g/tonne
Measurements
FCR, weight gain, EBPF
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14
Reduce feed costs, maintain performance
FCR (Day 45)
2.2
306
2.15
305
2.1
304
2.05
A
A
2
1.95
European Broiler Performance Index
303
302
1.9
301
1.85
300
1.8
Control diet
FCR, kg/kg
Weight gain, g
Liveweight g
3000
2800
2600
2400
2200
2000
1800
1600
1400
1200
Control diet
Treatment diet
Treatment diet
Weight gain, FCR and Performance Index at least maintained
with a feed program with lower cost
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Dietas con baja PB inducen reducción del consumo de Agua,
heces con menos contenido acuoso,
incidencia en la calidad de la cama
Dietary crude protein
Improve digestibility
Reduce levels in the diet
-1 pt of CP
Decrease nitrogen excretion
Decrease of water intake
Decrease quantity of
excreta
Van Middelkoop and
Van Harn, 1996
-2,7% of water
intake
Decrease excreta
moisture
Decrease litter
moisture/nitrogen content
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15
Dietas bajas en proteína tienen un efecto
importante sobre la sanidad intestinal y el
bienestar animal
Pododermatitis at 14 days (%)
• Reduce la excreción de nitrógeno en las heces – reduce el
sustrato de crecimiento de bacterias patógenas
–
• Reduce la cantidad de nitrógeno y la humedad de las
Camas
– R. incidencia de dermatitis plantar, quemaduras de
tarsos y pechugas
70
53%
60
50
40
30
20
8%
10
0
Dry litter
Humidified litter
Addition of water to litter at 0, 3, 4, 5, 7 and 9 days (Hess, 2009)
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Broilers fed low protein diets formulated with Ronozyme
ProAct have reduced water intake, litter moisture and
footpad lesions at 42 days of age
170
168
1.38
166
1.36
164
1.34
162
160
1.32
T1
T2
Water intake
T3
2
56
55.5
55
54.5
54
53.5
53
52.5
52
1.95
1.9
1.85
1.8
1.75
Footpad S core (1-5)
1.4
Litter DM %
1.42
172
W: F ratio (g/g)
Water intake (g/b/d)
174
1.7
T1
W:F ratio
T2
Litter DM
T3
Footpad score
• T1: Positive control, standard dietary nutrient content + phytase and xylanase
• T2: Negative control, reduced crude protein (-3%) and amino acid (-3%) from 0-42 days
• T3: T2 supplemented with 200mg/kg feed Ronozyme ProAct
Source: SAC July 2011
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16
El Nitrógeno como contaminante
Global warming
Emission of Greenhouse Gasses:
• CO2 - from fertilizer production from use of energy
• N2O - from application of N-fertilizers and manure
• CH4 - from ruminants, from paddies
Agriculture is responsible for 60% of global N2O emissions and 50%
of global methane emissions
Nutrient enrichment
Emission of nitrate: NO3÷:
• from use of fertilizers
• from manure
Agriculture is main source of nitrate pollution
Nitrate pollution of ground water is also a health issue
Algal blooms
oxygen depletion
Acidification
Emission of ammonia: NH3+:
• from use of fertilizers
• from manure
In W Europe 92% of ammonia emissions are agricultural
Ammonia
Page 32is also an animal health issue
Acid rain
Proteasas y Medio ambiente
N en las heces
Consumo de pienso
sin
Proteasa
Prot Pienso
N Excret.
N
Cama
Pienso
con
Proteasa
Prot Pienso
N Excret.
N
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17
34
El uso de Proteasas reducen la emisión de contaminantes
al medio ambiente
23/05/2012
N2
NOVOZYMES PRESENTATION
Re
d
of uce
m d
an co
ur n t
e en
N t
nt
te
n
co N
ed ed
c
e
f
du f
Re o
Inert gas
Fertilizer
production NH
3
N2O
NOx
NH3
N2O
NOx
N in manure
NH4NO3
Reactive
compounds
Organic N in plants
NO3
Reduced emission of
environmentally harzardous nitrogen
compounds
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Producción de pollos en España…
con el uso Ronozyme ProAct*…….
Ammonia production could be reduced by
Amount of nitrogen applied to land could be
reduced by
Amount of land required for disposal of manure
could be reduced by**
Amount of extra broilers which could be reared
without need for extra land**
Potential GHG reduction would be equivalent to
removing this many cars from the road
1157 MT
1838 MT
6489 HA
28 Million
7960
*assumes
(500 ) M)broilers/year with average liveweight of 2.6kg
** applicable in EU where max. 170kg N/ha/year is allowed
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18
Aplicación RACIONAL de
enzimas en alimentación aviar
Es importante manejar este concepto para aplicar
combinaciones enzimáticas
con el máximo beneficio
(Actividad primaria / actividades secundarias)
El empleo de Ronozyme ProAct es totalmente compatible con
el uso de otras enzimas (carbohidrasas … Fitasas…)
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Conclusiones…
Proteasas específicamente desarrolladas para alimentación de las
aves RONOZYME® ProAct
1. Reduce el coste de alimentación (mejora la digestibilidad de la PB.)
2. Reduce el consumo de agua,
3. Mejora la sanidad intestinal, calidad de la cama (parámetros de
bienestar animal)
4. Reduce en impacto medioambiental de la producción avícola)Reduce las emisiones de nitrógeno… huella de carbono)
5. Mejora la rentabilidad de la producción
6. ….
7. …
8. …
9. …
10...
¡¡ El éxito… esta en los detalles !!
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