Ficha técnica: Fitases

O fósforo (P) é um mineral essencial para a mineralização óssea, o metabolismo energético e a síntese de ácidos nucleicos. Na nutrição suína, é o segundo mineral mais abundante depois do cálcio e o seu custo é elevado quando incorporado através de fontes inorgânicas. Por isso, é interessante utilizar estratégias para maximizar o aproveitamento do P presente nos cereais e leguminosas utilizados na nutrição suína.

No entanto, a biodisponibilidade do P de origem vegetal é baixa, uma vez que se encontra principalmente na forma de fitato, uma molécula insolúvel para os animais monogástricos e que, além disso, interfere na digestibilidade de outros nutrientes, gerando um efeito antinutricional.

Por isso, na nutrição suína, para melhorar o aproveitamento do P ligado ao fitato (P fítico), diminuir o efeito antinutricional do fitato e reduzir a excreção de P no meio ambiente, uma vez que tem um alto potencial contaminante, são utilizadas fitases, enzimas exógenas com actividade fosfomonoesterase capazes de hidrolisar a molécula de ácido fítico e liberar o P do fitato.

Porque são usadas as fitases em nutrição suína?

Em primeiro lugar, porque entre 60 e 80% do P armazenado em cereais e leguminosas encontra-se na forma de fitato, ou seja, sal do ácido fítico, um composto com biodisponibilidade muito reduzida em suínos devido à sua insolubilidade no trato gastrointestinal e que, além disso, forma compostos insolúveis com nutrientes como minerais, proteínas, aminoácidos e amido, reduzindo a digestibilidade destes (Selle e Ravindran, 2008; Kumar et al., 2012).

Em segundo lugar, porque o fornecimento de P nas dietas para suínos é feito a partir da inclusão de fontes de P inorgânico (Pi), como o fosfato monocálcico ou o fosfato bicálcico, principalmente. Ambas são fontes obtidas a partir de rocha fosfática, uma fonte finita de P e que, devido ao aumento da sua procura em sectores fora da nutrição animal, prevê-se um aumento do seu custo.

Por último, porque a excreção do P não retido pelos suínos, além de representar perdas económicas, também tem um grande impacto ambiental devido à sua acção eutrofizante e acidificante sobre o meio ambiente (Lautrou et al., 2022).

Portanto, o uso de fitases, enzimas que melhoram a biodisponibilidade do P de origem vegetal, é uma estratégia nutricional para reduzir a excreção de P e seu impacto ambiental, diminuir a dependência de fontes de Pi e optimizar o rendimento produtivo dos suínos.

Ácido fítico, fitinas e fitato

O uso indistinto dos termos fitato, fitina, IP6 (inositol hexafosfato) e ácido fítico é frequente e pode causar confusão. O ácido fítico (mio-inositol, 1,2,3,4,5,6 hexakifosfato, IP6, Figura 1a) é a molécula base, uma molécula com forte carga eletronegativa formada por um anel de inositol com seis ligações éster de fosfato. A sua carga negativa depende do pH do meio, sendo mais reativa quanto mais alto for o pH. Quando o ácido fítico se liga a minerais como ferro, zinco ou sódio, é chamado de fitato. Já quando o ácido fítico se liga a Ca++, Mg++ ou K+, fala-se de fitinas.

O fitato é a forma mais comum de reserva de P em cereais e leguminosas. A partir do fitato, os vegetais podem libertar e aproveitar o P através das suas próprias fitases, utilizando-o em processos essenciais como a germinação das sementes, a fotossíntese, a floração, a maturação, o crescimento das raízes, entre outras funções.

Em nutrição suína, a biodisponibilidade do ácido fítico para animais monogástricos é muito baixa. Schlemmer et al. (2001) observaram que a solubilidade dos diferentes intermediários do ácido fítico no intestino delgado (pH 6,6) era de 2% para IP-6, 7% para IP-5, 8% para IP-4, 31% para IP-3 e 75% para IP-2, enquanto no intestino grosso (pH 6,2) os valores foram de 2%, 3%, 0%, 6% e 24%, respectivamente.

Em ambientes com pH moderado, como o ambiente intestinal, o ácido fítico tem uma forte carga negativa que permite a quelação de catiões como cálcio e sódio, reduzindo a sua biodisponibilidade (Maenz et al., 2001). Além disso, foi descrito que o ácido fítico inibe a actividade da Na-K-ATPase no trato gastrointestinal dos leitões, uma enzima fundamental na absorção de nutrientes (Woyengo et al., 2011). Também foi demonstrado que o ácido fítico pode ligar-se a proteínas numa ampla faixa de pH e inibir a actividade enzimática da tripsina e da α-amilase, o que reduz a digestibilidade das proteínas e dos carboidratos da dieta (Singh et al., 1982; Deshpande et al., 1984). De facto, ao nível intestinal, pode formar complexos insolúveis de proteína-mineral-fitato, o que dificulta a sua hidrólise enzimática e diminui a eficiência na utilização da proteína dietética (López et al., 2002). Nas Figuras 1b-d, são representados diferentes complexos que o ácido fítico pode formar através da sua ligação com catiões ou proteínas.

A Tabela 1 apresenta os valores médios da concentração de P total e de P ligado ao ácido fítico (P fítico) em ingredientes comunmente utilizados na alimentação de suínos. O teor de P fítico dos cereais varia entre 60 e 80% (do P total) e nas farinhas oleaginosas entre 60 e 85% (do P total). É importante destacar que existe uma elevada variabilidade no teor de P total e P fítico entre diferentes lotes de ingredientes.

Tabela 1. Fósforo total (P total), Fósforo em forma de fitato (P fítico) e percentagem de Fósforo fítico (P fítico).

Fonte: FEDNA, 03/2025

Fitases: estrutura química e mecanismo de acção

As fitases são enzimas que pertencem à subfamília das fosfatases ácidas de alto peso molecular e catalisam a clivagem sequencial do fosfato do fitato ao nível gastrointestinal, transformando-o em ésteres de inositol fosfato de menor grau (IP5-IP1), P inorgânico e outros elementos como Ca, Fe, Zn... que podem estar ligados ao fitato (Figura 2). Ou seja, catalisam a eliminação passo a passo do P do ácido fítico ou do seu sal fitato, eliminando um primeiro grupo P para obter um pentaéster de inositol (IP5), depois o segundo P para obter um tetraéster de inositol (IP4) e assim sucessivamente. Existe no mercado uma vasta gama de fitases comerciais com diferentes poderes de libertação do P.

A actividade das fitases é normalmente expressa em FTU ou FYT (Unidade de Fitase), indicando a quantidade de fitase que liberta 1 µmol de P inorgânico por minuto a partir de 0,0051 mol/L de fitato de sódio, a um pH de 5,5 e uma temperatura de 37 ⁰C (ISO 30024).

Portanto, quanto maior for o valor das unidades de fitase, maior será a capacidade da enzima de degradar o fitato e liberar P disponível para absorção.

Na prática, cada fabricante fornece a matriz nutricional da sua fitase, ou seja, fichas técnicas que especificam a percentagem de fósforo total e digestível que contribuem para a dieta, bem como o aporte de cálcio, proteínas, aminoácidos, sódio e energia, entre outros nutrientes, para cada concentração de fitase utilizada na ração final (FTU ou FYT/kg).

Obviamente, a dieta deve conter substrato suficiente (P fítico) para que a fitase possa actuar em seu potencial máximo.

Como o pH e a capacidade digestiva dos suínos mudam com a idade, para uma mesma fitase podem ser aproximados diferentes valores de liberação de P e outros nutrientes, dependendo da idade do suíno. É interessante mostrar a seguinte ferramenta (disponível para download em formato Excel) desenvolvida pela Universidade do Kansas, que permite calcular o doseamento de diferentes fitases comerciais e a quantidade de P libertado em dietas para suínos.

O efeito das fitases sobre a liberação do P inorgânico das dietas depende de vários factores, como a concentração e a fonte de fitato na dieta, a idade do suíno, a concentração e a fonte de minerais e a fonte e a dose de fitase na dieta. Nesse sentido, a suplementação com cobre (Cu) pode influenciar a actividade da fitase e a solubilidade do P fítico. Estudos em aves demonstraram que níveis elevados de Cu na dieta podem reduzir a solubilidade do P fítico e diminuir a sua hidrólise por fitases a pH de 4,5 e 6,5 (Hamdi et al., 2017). Além disso, o tipo de fonte de Cu utilizada pode afectar esses resultados, uma vez que o sulfato de Cu (CuSO₄) mostrou uma maior redução na solubilidade do P fítico em comparação com o óxido de dicobre (Cu2O) (Hamdi et al., 2017).

Tipos de fitases

As fitases podem ser classificadas de acordo com a sua fonte de produção (leveduras, bactérias e fungos), a posição do fitato onde iniciam a hidrólise (3-fitases e 6-fitases) e o seu pH ideal de actuação (alcalinas e ácidas).

A fitase microbiana é a fitase mais utilizada na nutrição suína, produzida por leveduras, bactérias e fungos. No mercado suíno europeu, existem fitases produzidas a partir dos fungos Aspergillus niger, Aspergillys aryzae ou Trichoderma reesei, e fitases produzidas a partir da bactéria E. coli, entre outras. Para aumentar o rendimento e a produção de fitase, nas últimas décadas foram realizadas modificações específicas nas estirpes produtoras. Estas melhorias permitiram aumentar a eficiência, a actividade e a termoestabilidade das fitases. De facto, a maioria das fitases disponíveis no mercado são termoestáveis às temperaturas atingidas no processo tecnológico de granulação.

As fitases microbianas e fúngicas são capazes de manter um bom nível de actividade após exposição térmica prolongada e sob uma ampla faixa de pH. Na verdade, as fitases de origem bacteriana são estáveis mesmo em valores de pH superiores a 8,0 e inferiores a 3,0 (Greiner e Konitzny, 2006). Na Figura 3, observa-se a diferença na actividade relativa de diferentes fontes de fitases de acordo com o pH.

Por outro lado, as fitases podem ser distinguidas de acordo com a posição do fitato onde iniciam a hidrólise em duas categorias: 3-fitase (EC 3.1.3.8) e 6-fitase (EC 3.1.3.26), a primeira liberta o primeiro grupo fosfato na posição C3 do anel mio-inositol hexafosfato e são principalmente de origem microbiana, enquanto a segunda liberta o primeiro grupo fosfato na posição C6 e são principalmente isoladas de plantas. Embora existam excepções, como as fitases de E. coli, que são 6-fitases. Na nutrição suína, a maioria das fitases disponíveis na Europa pertencem ao grupo 6-fitase.

Descobrtas recentes

1. Efeito da redução do pH da ração, adição da fitase e a sua interacção sobre o uso de minerais em porcos

O objectivo do estudo foi avaliar o efeito da redução do pH da ração através da inclusão de 14 g/kg de ácido fórmico e da inclusão de fitase e sua interacção sobre o rendimento produtivo, a retenção mineral e a mineralização óssea, num desenho fatorial 2x2 em suínos de 20 a 30 kg de peso vivo.

Neste estudo, não foi observada interação entre a inclusão de ácido fórmico e fitase em nenhum dos parâmetros analisados. No entanto, a inclusão de fitase aumentou o crescimento, a digestibilidade do P e Ca e a mineralização óssea. Enquanto que a inclusão de ácido fórmico melhorou o crescimento e a conversão alimentar, juntamente com a digestibilidade do Mg, Fe e Ca.

Em conclusão, o estudo confirmou a melhoria da digestibilidade do P com a inclusão da fitase, mas não se observou uma melhoria na actividade da fitase com a inclusão do ácido fórmico.

2. A digestibilidade aparente da energia e os nutrientes e a eficiência da fitase microbiana são influenciadas pelo peso dos porcos

O objectivo do estudo foi avaliar se, independentemente do peso vivo do suíno, o aumento dos níveis de fitase na dieta resulta num aumento da degradação do fitato e numa melhoria na digestibilidade de minerais, aminoácidos e energia. Foram analisados 18 suínos equipados com uma cânula T ao nível do íleo distal, com peso vivo entre 25 e 125 kg, distribuídos em seis dietas com 0, 250, 500, 1.000, 2.000 ou 4.000 FTU/kg.

Os resultados mostraram que, independentemente do peso vivo do suíno, aumentar a inclusão de fitase melhorou a digestibilidade ileal aparente da proteína bruta e da maioria dos aminoácidos, bem como a digestibilidade total aparente de Ca, P, K, Mg e Na. No entanto, os resultados mostram que a eficiência da fitase dietética para degradar o fitato parece diminuir à medida que a idade dos suínos avança.

3. As dietas para porcos de engorda com maior actividade de fitase e menor fósforo disponível tiveram um rendimento e impactos ambientais semelhantes

O objectivo do estudo foi avaliar o impacto ambiental e o rendimento produtivo de suínos castrados (15 a 30 kg PV) alimentados com dietas com níveis reduzidos de fósforo disponível e maior inclusão de fitase (0, 250, 500, 750 e 1000 FTU/kg).

Os resultados mostram que o uso de fitases a níveis mais elevados pode ser uma ferramenta nutricional para reduzir parcialmente o uso de fontes de fosfato, como neste caso, fosfato dicálcico, mantendo o rendimento produtivo dos animais e reduzindo a excreção de nitrogénio e fósforo no ambiente. No entanto, em termos de impacto ambiental (pegada de carbono, acidificação, eutrofização, exigência energética, exotoxicidade terrestre e uso da terra), não foram observadas diferenças entre os tratamentos avaliados.