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Molti ingredienti nei mangimi per suini sono ricchi di fibre e poiché i suini non sono animali particolarmente efficienti nella fermentazione delle fibre alimentari, sono disponibili sul mercato vari enzimi che degradano le fibre da includere nelle diete dei suini. Tuttavia, come per tutti gli enzimi, è importante che ciascun enzima corrisponda al suo substrato specifico in quanto vi è un'ampia varietà di tipi di fibre include nelle diete dei suini: non tutte le carboidrasi sono ugualmente adatte a tutte le diete. I tre principali tipi di fibre nei cereali e nei loro sottoprodotti sono gli arabinoxilani, la cellulosa ed i beta-glucani lineari a legame misto. Le loro strutture e fermentabilità sono molto diverse.
Arabinoxilani
Gli arabinoxilani di solito costituiscono tra il 50 e il 60% di tutta la fibra dei cereali e dei loro sottoprodotti. Gli arabinoxilani sono costituiti da un asse principale di xilosio al quale sono collegati gruppi di arabinosio, galattosio e gruppi acetili. In alcuni casi, ci sono gli acidi fenolici, come l'acido ferulico e l'acido cumarico, che sono attaccati alle catene laterali, permettendo un legame tra arabinoxilani e lignina. L'enzima endoxilanasi viene spesso aggiunto alle diete dei suini per aumentare la fermentabilità degli arabinoxilani. Tuttavia, nelle diete a base di mais o nei loro sottoprodotti è stato difficile dimostrare una risposta positiva all'aggiunta di xilanasi, mentre il loro uso nelle diete a base di frumento spesso aumenta la digeribilità energetica. La ragione di questa differenza potrebbe essere che l'endoxilanasi idrolizza solo i collegamenti tra le unità di xilosio e la catena principale. Si ritiene che i microbi nella parte finale dell'intestino, abbiano una bassa capacità di sintetizzare l'enzima arabinofuranosidasi, che è necessaria per idrolizzare il legame estere che lega due unità di arabinosio alla catena laterale. Pertanto potrebbe essere importante aggiungere anche l'arbinofuranosidasi alle diete. La lignina è un grave ostacolo alla fermentazione e, per aumentare la fermentabilità degli arabinoxilani, è importante rimuovere gli acidi fenolici dalle catene laterali in quanto sono quelli che si legano alla lignina. Ciò può essere ottenuto aggiungendo esterasi che idrolizza il legame tra la catena laterale di arabinoxilano e l'acido ferulico o cumarico. In questo modo, l'aggiunta sia di arabinofuranosidasi, di acido ferulico esterasi e di acido cumarico esterasi, insieme a endoxylanasi alle diete, aumenta la possibilità di aumentare la fermentazione delle fibre.
Cellulosa
La cellulosa è l'altro componente principale della fibra nei cereali e comprende spesso il 20-30% della loro fibra totale. La cellulosa è un omopolisaccaride che contiene solo glucosio ed è costituito da aree cristalline e altre aree amorfe. Nelle cristalline, le lunghe catene lineari di unità di glucosio sono strettamente compattate e ancorate da legami idrogeno, rendendo quasi impossibile la fermentazione. Al contrario, nelle regioni amorfe, le catene di glucosio sono meno compatte, rendendo possibile la fermentazione di queste regioni. Per la fermentazione della cellulosa amorfa, sono necessari gli enzimi endoglucanasi, esoglucanasi e beta-glucosidasi, ma si ritiene che questi 3 tipi di enzimi siano prodotti dalla microflora della parte finale dell'intestino, in modo che la cellulosa amorfa sia almeno parzialmente fermentata dai suini. Non è noto se questa fermentazione possa essere aumentata dall'aggiunta di enzimi esogeni, ma generalmente non sono inclusi nelle diete dei suini, sebbene alcuni dei cosiddetti cocktail enzimatici possano contenere le endoglucanasi necessarie per idrolizzare i legami beta-1.4 tra le unità di glucosio della cellulosa.
Beta glucani a legami misti
I beta-glucani a legame misto presenti in alcuni cereali e nei loro sottoprodotti sono meno compatti rispetto alle unità lunghe di glucosio della cellulosa, perché i legami beta-1.3 inseriscono pieghe nelle catene di glucosio, impedendo la compattazione tra catene adiacenti. Sono necessari 2 enzimi, endo beta 1.3 glucanasi ed endo beta 1.4 glucanasi, per idrolizzare i legami dei beta glucani a legame misto ed entrambi gli enzimi sono espressi dal microbiota del tratto finale dell'intestino dei suini. Di conseguenza, i beta glucani a legame misto sono quasi completamente fermentati nel tratto finale dell'intestino senza la necessità di aggiungere fonti esogene di questi enzimi nella dieta.
Conclusioni
Gli arabinoxilani e la cellulosa costituiscono il 70-80% delle fibre nella maggior parte dei cereali e dei loro sottoprodotti. Poiché gli arabinoxilani sono la componente principale di queste fibre, la maggior parte dello sviluppo di enzimi esogeni, che degradano i carboidrati, si è concentrata su questo componente. Tuttavia, una degradazione riuscita degli arabinoxilani probabilmente non include solo un enzima xilanasi per idrolizzare i legami esterei tra le unità di xilosio nella catena centrale. Sicuramente si otterrebbe una maggiore idrolisi se si includessero gli enzimi debranching come gli arabinofuranosidasi, e l'esterasi dell'acido ferulico e dell'acido cumarico. Gli enzimi che degradano la cellulosa di solito non sono inclusi nelle diete dei suini perché hanno un'efficacia limitata e non è necessario che gli enzimi degradino i beta-glucani a legame misto poiché i microbi del tratto finale dell'intestino, esprimono già gli enzimi necessari per l'idrolisi di questi componenti.
