1. Función y relevancia del ácido fítico
El ácido fítico (InsP6) y sus sales (fitato) son compuestos naturales presentes en los ingredientes de origen vegetal, siendo una de las principales formas de fósforo almacenadas en semillas y granos. Como resultado, el fitato está presente en las dietas para monogástricos, que carecen de enzimas endógenas capaces de degradarlo de manera eficiente.
El ácido fítico presenta desafíos nutricionales ya que tiene una fuerte tendencia a unirse a minerales y proteínas, reduciendo su biodisponibilidad.
Comprender su estructura, función e impacto es esencial para las prácticas alimentarias sostenibles.
2. Estructura del ácido fítico
El ácido fítico, conocido químicamente como hexaquifosfato de mioinositol (IP6), está formado por un anillo de mioinositol con 6 grupos fosfato unidos uno en cada átomo de carbono (Figura 1) (FEDNA, 2021).
En los ingredientes vegetales, el ácido fítico rara vez existe como ácido libre. En cambio, forma sales con minerales como calcio, magnesio y potasio, o incluso con proteínas y almidones, formando estructuras más complejas. Estas sales se conocen como fitatos o fitina (Outchkourov y Petkov, 2019; Humer y Schwarz, 2014).
La molécula de ácido fítico tiene 12 protones sustituibles, lo que le confiere un alto potencial electronegativo cuando se encuentra en valores de pH cercanos a la neutralidad. Esto hace que la molécula sea altamente reactiva e inestable en su forma libre (Humer y Schwarz, 2014) (Figura 1 y 2).
Figura 1: Estructura molecular del ácido fítico. Adaptado de Vieira et al., 2018. Creado en BioRender.com
Figura 2: IP6 unido a diferentes nutrientes. Adaptado de Vieira et al., 2018. Creado en BioRender.com
3. Presencia de fitato en materias primas
En las semillas vegetales, el ácido fítico es la principal forma de almacenamiento de fósforo. Se acumula durante el desarrollo de la semilla y se almacena en vacuolas especializadas, llamadas globoides (Figura 3) (Bohn et al., 2007; Kumar et al., 2019).
Figura 3: Almacenamiento de fitato en gránulos de trigo. Adaptado de Freed et al., 2020. Creado en BioRender.com.
Las concentraciones de fitato varían ampliamente entre los ingredientes de los piensos. Alrededor del 50-80 % del fósforo total en cereales y semillas oleaginosas existe en forma de ácido fítico o fitato (Kavitha, 2016; Kumar et al., 2019).
Las dietas monogástricas contienen alrededor de 0,2 a 0,3 % de fósforo unido al fitato (InsP6-P), variando según la materia prima utilizada y sus condiciones de cultivo y procesamiento (Tabla 1) (Rodehutscord et al., 2016; Outchkourov y Petkov, 2019).
Tabla 1: Contenido total de fósforo (P) y proporción de P unido al fitato (InsP6-P) en diferentes materias primas utilizadas en los piensos
Dada la variabilidad en la composición del fitato y su susceptibilidad a la hidrólisis en diferentes materias primas para la alimentación animal, se vuelve esencial comprender cómo se descompone el fitato.
4. Degradación de fitatos: fitasas y actividad microbiana
La hidrólisis de fitato implica la eliminación gradual de grupos fosfato de la molécula InsP6, lo que da como resultado fosfatos de inositol más bajos como InsP5, InsP4 e InsP3. Este proceso puede ocurrir a través de 3 fuentes principales de actividad de la fitasa: fitasas intrínsecas de las plantas, fitasas microbianas asociadas con la mucosa intestinal y suplementación con fitasa exógena (Humer y Schwarz, 2014; Rodehutscord y Rosenfelder 2016).
4.1. Fitasas vegetales
La actividad endógena de la fitasa en las plantas juega un papel clave en la descomposición inicial del fitato. Los cereales como el centeno, el trigo, la cebada y sus subproductos exhiben altos niveles de fitasa endógena, mientras que las leguminosas y las semillas oleaginosas generalmente muestran una menor actividad (FEDNA, 2021). Sin embargo, las fitasas vegetales son termolábiles, por ejemplo, la peletización a temperaturas superiores a 85 °C puede inactivar hasta el 74% de la actividad de la fitasa (Outchkourov y Petkov, 2019).
4.2. Efecto del tracto gastrointestinal de las aves de corral (GIT)
El tracto digestivo juega un papel en la descomposición del fitato. El buche, aunque no es un sitio importante de absorción, puede iniciar la hidrólisis del fitato a través de la actividad microbiana. Aunque el corto tiempo de retención del digesto puede limitar la acción enzimática (Kerr et al., 2000; Witzig et al., 2015).
En el ciego, existe una comunidad microbiana muy diversa con una actividad de fitasa sustancial. Sin embargo, a pesar del potencial enzimático, la relevancia nutricional de la hidrólisis de fitato en el ciego es limitada (Zeller et al., 2015), y el fósforo liberado en el ciego se excreta principalmente debido a la falta de absorción post-ileal (Son et al., 2002).
4.3. Fitases microbianas exógenas
El uso de fitasas microbianas exógenas se ha convertido en una de las estrategias más efectivas para aumentar la biodisponibilidad del fósforo en la nutrición monogástrica (Kumar y Sinha, 2018). El estómago es el sitio principal de actividad de la fitasa debido a su bajo pH. Una vez que el alimento pasa al intestino, la actividad de la fitasa disminuye debido a la reducción de la solubilidad del fitato y a las condiciones de pH menos favorables (Kumar et al., 2019; Humer y Schwarz, 2014).
La eficacia de la fitasa depende de la estabilidad del pH y la temperatura, la afinidad del sustrato, la resistencia a la proteólisis, el tiempo de retención gastrointestinal y factores dietéticos como la relación Ca:P y la concentración de fitato (Kumar et al., 2019). A pesar de los avances en la tecnología de la fitasa, rara vez se logra la desfosforilación completa de IP6 hasta mio-inositol (Menezes-Blackburn et al., 2015).
Comprender las estrategias enzimáticas es esencial no solo para mejorar el uso del fósforo, sino también para mitigar su efecto antinutricional.
5. Interacciones del fitato con los nutrientes
Además de su papel como fuente de fósforo orgánico, el fitato puede exhibir efectos antinutricionales que comprometen la utilización de nutrientes.
5.1. Interacciones fitato-mineral
El fitato puede interactuar con minerales esenciales (Figura 4). Estas interacciones dan como resultado la formación de complejos insolubles de fitato-mineral que se absorben deficientemente en el intestino, lo que reduce la biodisponibilidad mineral (Kumar y Sinha, 2018; Outchkourov y Petkov, 2019).
Según Cheryan (1980), la unión del fitato con minerales sigue un orden general de estabilidad: Zn²⁺ >Cu²⁺ > Ni²⁺ > Co²⁺ > Mn²⁺ > Ca²⁺ > Fe²⁺. Esta jerarquía refleja los diversos grados en que los diferentes minerales se ven afectados por la quelación de fitato.
Para lograr una solubilidad suficiente de los minerales y los ésteres de ácido fítico a un pH más alto, puede ser necesaria una hidrólisis temprana del fitato, idealmente en el estómago, para reducir la formación de complejos y aumentar la absorción de minerales.
Figura 4: IP6 unido a cationes. Adaptado de Vieira et al. (2018). Creado en BioRender.com
5.2. Interacciones fitato-proteína
El fitato puede afectar la utilización de proteínas a través de la formación de complejos fitato-proteína (Humer et al., 2014). A valores de pH bajos, el fitato interactúa directamente con los aminoácidos básicos. A medida que aumenta el pH en el intestino delgado, el fitato puede formar enlaces ternarios con proteínas y cationes multivalentes, como el calcio (Figura 5) (Kumar et al., 2019; Reddy y Salunkhe, 1981; Nissar et al., 2017; Humer et al., 2014).
Figura 5: IP6 unido a proteínas. Adaptado de Morales et al. (2016). Creado en BioRender.com
5.3. Interacciones nutricionales más amplias del fitato
El fitato puede interactuar con los carbohidratos formando complejos de almidón (Figura 6) (Kumar et al., 2019). Del mismo modo, el fitato también puede interactuar con los lípidos, reduciendo el aprovechamiento energético (Humer y Schwarz, 2014; Camden et al., 2001).
Figura 6: IP6 unido a carbohidratos. Adaptado de Vieira et al. (2018); Oatway et al. (2001). Creado en BioRender.com
El fitato limita la biodisponibilidad de nutrientes esenciales, lo que afecta la eficiencia alimentaria. La suplementación con fosfato inorgánico cumple con los requisitos de fósforo pero no contrarresta los efectos antinutricionales del fitato (Outchkourov y Petkov, 2019). Sin embargo, han surgido nuevas generaciones de fosfatos funcionales para reducir la formación de complejos insolubles.
6. Materia prima funcional innovadora: Humofosfato de calcio – limitando las interacciones con el fitato
Uno de los desafíos restantes en la degradación del fitato es minimizar la formación de complejos insolubles. En este contexto, el humofosfato de calcio (HumIPHORA) representa un enfoque innovador y funcional. Combina fósforo, calcio y sustancias húmicas, compuestos orgánicos con propiedades quelantes que pueden interactuar con los iones en el tracto gastrointestinal.
HumIPHORA tiene la capacidad de unirse a cationes divalentes, como el exceso de calcio, reduciendo la interacción con el ácido fítico. Esto limita la formación de complejos insolubles de calcio-fitato y mantiene el fitato en una forma más hidrolizable. En consecuencia, se facilita la acción de la fitasa, mejorando la liberación y absorción de fósforo de los ingredientes vegetales.
A diferencia de las fuentes convencionales de fosfato, HumIPHORA interactúa con los nutrientes en el tracto gastrointestinal y reduce los efectos antinutricionales del calcio y el fitato. Su inclusión en las dietas de las aves favorece la degradación del fitato y mejora la absorción de nutrientes, particularmente fósforo y calcio, esenciales para el crecimiento y desarrollo esquelético.
Un ensayo experimental realizado en colaboración con la Universidad de São Paulo confirma este efecto, mostrando un contenido de cenizas tibiales significativamente mayor en pollos de engorde alimentados con dietas que contienen HumIPHORA en comparación con aquellos con fosfato monocálcico (MCP) (Figura 7). El contenido de cenizas en la tibia es un indicador confiable de la mineralización ósea, lo que refleja la retención de calcio y fósforo y contribuye al desarrollo esquelético.
Figura 7: Efecto de la inclusión de HumIPHORA en las dietas de pollos de engorde sobre el contenido de cenizas en la tibia.