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Número Browse:0 Autor:editor do site Publicar Time: 2026-10-13 Origem:alimentado
A xilanase não é uma enzima única, mas um termo coletivo para um grupo de enzimas que degradam o xilano. As principais fontes de energia na alimentação animal são normalmente trigo, cevada e centeio. Essas matérias-primas de cereais são ricas em arabinoxilano, o que pode impedir que os animais absorvam completa e eficientemente os nutrientes da ração. A xilanase decompõe o xilano em xilo-oligossacarídeos, xilobiose, xilose e pequenas quantidades de arabinose, eliminando assim seus efeitos antinutricionais, melhorando a conversão alimentar, melhorando a saúde intestinal e aumentando a lucratividade da pecuária e da avicultura.
Este artigo fornece um guia abrangente e multifacetado para a aplicação detalhada de xilanase em aditivos alimentares.
A xilanase é uma enzima que hidrolisa a xilana e estruturas relacionadas. Ele cliva ligações glicosídicas específicas na estrutura da xilana, quebrando grandes moléculas de polissacarídeos em oligossacarídeos e açúcares menores. Este processo altera a estrutura das paredes celulares das plantas e as propriedades físico-químicas de certas matérias-primas.
A xilanase tem uma ampla gama de aplicações industriais, incluindo fabricação de papel, processamento de alimentos, fabricação de cerveja, ração animal e pesquisa biológica. Este artigo enfoca seu valor de aplicação na alimentação animal.
A xilanase é amplamente distribuída em plantas, animais e microorganismos - incluindo tecidos de plantas terrestres, bactérias terrestres, fungos, leveduras, bactérias ruminantes e ruminantes, caracóis, bactérias marinhas, algas marinhas e vários invertebrados. Actualmente, as xilanases derivadas de bactérias e fungos são as mais extensivamente estudadas; suas propriedades enzimáticas variam dependendo de sua fonte.
A eficácia da xilanase está intimamente relacionada ao conteúdo de xilana, estrutura, solubilidade, grau de ramificação e estado de processamento das matérias-primas. A xilanase é geralmente mais adequada para rações contendo trigo e subprodutos de trigo, centeio e cevada, milho e subprodutos de milho, farelo, farelo de arroz e outros subprodutos vegetais.
O trigo é rico em arabinoxilano e os subprodutos do trigo, como o farelo de trigo, contêm componentes substanciais da parede celular com estruturas complexas de xilano. Esses componentes afetam a viscosidade da digesta em animais monogástricos e interferem na digestão dos nutrientes. A adição de xilanase à ração à base de trigo reduz efetivamente os efeitos antinutricionais do arabinoxilano, permitindo que os animais absorvam os nutrientes de forma mais completa e melhorando a eficiência alimentar.
2.2 Centeio e Cevada
O centeio também contém um alto nível de arabinoxilano, enquanto a cevada contém dois tipos de polissacarídeos não amiláceos antinutricionais indigeríveis: xilano e β-glucano. Adicionar xilanase à ração contendo centeio ajuda a quebrar a xilana presente. Se a dieta também contiver cevada, considere se a xilanase deve ser usada em combinação com a β-glucanase.
A composição da parede celular, a estrutura da xilana e os problemas de viscosidade do milho diferem daqueles do trigo. Na ração à base de milho, a xilanase modifica principalmente a estrutura da parede celular, preserva o conteúdo de nutrientes e melhora a eficiência geral de utilização da formulação da ração.
Farelo, farelo de arroz e outros subprodutos vegetais normalmente contêm grandes quantidades de polissacarídeos não amiláceos com estruturas complexas, ramificadas e reticuladas que interagem com outros componentes da parede celular, limitando a eficiência da ação enzimática. Isso requer formuladores experientes para avaliar fatores como fonte de matéria-prima, método de processamento, nível de fibra alimentar e preparações enzimáticas específicas – julgamentos que não podem ser baseados apenas no conteúdo de fibra bruta.
Tabela de comparação de julgamento de matéria-prima e aplicação:
| Tipo de matéria-prima | Foco principal | Estratégias de aplicação de xilanase |
| Trigo | Xilan árabe, viscosidade do quimo | A xilanase deve ter prioridade |
| Rye | Arabinoxilano solúvel e viscosidade | Efeito de degradação |
| Cevada | Xilano e β-glucano coexistem | Requisitos complexos de enzimas |
| Milho | Estrutura da parede celular | Os benefícios foram determinados com base na formulação e testes |
| Farelo de trigo, farelo de arroz | Polissacarídeos complexos de parede celular | Selecione preparações enzimáticas com base nas características das matérias-primas |
| Dieta mista multigrãos | A composição do substrato é complexa | Com base no design abrangente dos principais fatores antinutricionais |
O mecanismo da xilanase não é converter fibra em açúcar, mas sim modificar a estrutura molecular da xilana, a acessibilidade das paredes celulares das plantas e as propriedades físicas do conteúdo do trato digestivo – influenciando assim a absorção de nutrientes da alimentação animal.
A xilanase melhora principalmente o valor nutricional da alimentação animal, quebrando as paredes das células vegetais, reduzindo a viscosidade da digestão intestinal e eliminando os efeitos antinutricionais. Na alimentação, melhora principalmente a taxa de conversão alimentar e o desempenho da produção, melhora a saúde intestinal do animal, reduz os custos da alimentação e oferece resistência ao calor e estabilidade para fabricação e processamento convenientes.
Contudo, estes benefícios não ocorrem necessariamente simultaneamente em todos os animais, matérias-primas e condições de alimentação; eles devem ser avaliados com base nos resultados da análise de matérias-primas, seleção de preparações enzimáticas e testes em animais.
Depois que as ligações xilosídicas são hidrolisadas pela xilanase, o arabinoxilano dentro das paredes celulares da planta é quebrado, destruindo a estrutura da parede celular e liberando amido intracelular e nutrientes proteicos. As enzimas digestivas do animal podem então acessar e decompor rapidamente esses nutrientes, melhorando efetivamente a digestibilidade da proteína e do amido.
Um diagrama esquemático do processo de ação da xilanase é mostrado abaixo:
O arabinoxilano solúvel tem forte capacidade de retenção de água e forma géis de alta viscosidade no intestino do animal, evitando que nutrientes eficazes sejam absorvidos e utilizados. A xilanase degrada o xilano e reduz a viscosidade da digestão intestinal. Ao mesmo tempo, os xilo-oligossacarídeos produzidos pela hidrólise atuam como prebióticos naturais, promovendo o crescimento de bactérias intestinais benéficas, inibindo bactérias nocivas como Klebsiella pneumoniae e promovendo um microecossistema intestinal mais estável.
Deve-se notar que nem todos os alimentos suplementados com xilanase alcançam o mesmo grau de melhoria. A redução da viscosidade da digesta depende principalmente de as matérias-primas apresentarem risco de alta viscosidade.
Durante a hidrólise, a xilanase libera compostos fenólicos como o ácido ferúlico, que possui propriedades antioxidantes. Esses compostos eliminam efetivamente os radicais livres intestinais, reduzem a concentração de produtos oxidativos na mucosa jejunal, regulam positivamente a expressão gênica de proteínas imunológicas e reduzem as respostas inflamatórias em rebanhos e aves.
A xilanase é usada principalmente na alimentação animal monogástrica. No entanto, as diferenças na fisiologia, na função digestiva, na estrutura da dieta e nas metas de produção entre as espécies animais significam que nenhuma formulação fixa única pode ser aplicada universalmente. As aves são uma das áreas de aplicação mais extensas da xilanase, especialmente em dietas à base de trigo, centeio ou outros grãos ricos em xilana.
A adição de xilanase de qualidade alimentar às dietas à base de trigo, cevada e centeio previne efetivamente a síndrome da cama úmida em frangos de corte e acelera a taxa de crescimento. Também melhora o desempenho das galinhas poedeiras, incluindo a taxa de produção de ovos, o peso e a qualidade dos ovos. Nota: se a dieta das aves for principalmente à base de milho e farinha de soja com uma baixa proporção de trigo, poderão ser necessários dados adicionais e apoio experimental; os resultados de desempenho de dietas à base de trigo não devem ser usados como referência direta.
Após o desmame, os leitões enfrentam desafios que incluem mudanças na dieta, desenvolvimento do sistema digestivo e alterações na microbiota intestinal, tornando-os altamente suscetíveis à diarreia e às respostas ao estresse. A xilanase pode aumentar a atividade da amilase e da tripsina no intestino dos suínos, reduzir as taxas de diarreia em leitões de creche, promover o desenvolvimento de órgãos imunológicos e reduzir os custos agrícolas. Nota: a xilanase não é um medicamento para o estresse do desmame; seus efeitos também são influenciados por outros ingredientes alimentares, práticas de manejo sanitário e nutrientes adicionais.
Para suínos em crescimento e engorda, as principais considerações incluem ganho médio diário, consumo de ração, relação ração/ganho e custos de ração. A adição de níveis apropriados de xilanase à ração pode alcançar os resultados desejados, como aumentar o ganho diário em 8% a 15% e reduzir a proporção de alimento para ganho em 0,1 a 0,15.
As dietas das porcas requerem atenção às fontes de fibras, função intestinal, condição corporal durante a gestação e nutrição durante a lactação. A xilanase modifica efetivamente a utilização dos componentes da fibra na ração, promovendo a absorção de nutrientes nas porcas.
Os ruminantes têm um sistema de fermentação microbiana ruminal mais complexo do que os animais monogástricos, e suas vias de degradação das fibras diferem daquelas das aves. A xilanase para alimentação animal é adicionada principalmente à silagem. A xilanase decompõe efetivamente a xilana na ração em xilo-oligossacarídeos, promove o crescimento de bactérias benéficas e aumenta a produção de leite em vacas leiteiras e o ganho diário de peso em bovinos de corte.
Adicionar xilanase à ração aquática melhora a digestibilidade dos ingredientes da ração. As experiências existentes mostram que a xilanase melhora o estado nutricional e a saúde geral da tilápia. Também aumenta a eficiência de utilização dos ingredientes da ração , reduz os custos agrícolas e reduz os resíduos não digeridos em animais aquáticos, mitigando eficazmente a poluição da água.
Atualmente, as xilanases são classificadas em quatro grandes categorias, cada uma com funções distintas, conforme tabela abaixo:
| Classificação | Tipo específico | efeito |
| Local de Ação | Endo-β-1,4-xilanase | A clivagem aleatória das ligações β-1,4-glicosídicas dentro da estrutura da xilana gera xilooligossacarídeos de cadeia curta |
| β-xilosidase | Atua nas extremidades não redutoras dos xilooligossacarídeos, hidrolisando-os um a um e liberando xilose | |
| Enzimas degradantes da cadeia lateral auxiliar | Estes incluem α-L-arabinosidase, α-D-glucuronidase, acetilxilanase e esterase fenólica, que são responsáveis pela clivagem de vários grupos substituintes na estrutura da xilana. | |
| Especificidade do substrato | Xilanase específica | Atua especificamente em substratos de xilana |
| Xilanase inespecífica (enzima bifuncional) | Além da xilana, também pode atuar em substratos celulósicos ou sintéticos | |
| Peso molecular | Xilanase de alto peso molecular | A maioria são xilanases ácidas, exibindo um amplo espectro de afinidade e ação pela estrutura da xilana. Algumas enzimas de alto peso molecular ou bifuncionais podem até atuar na celulose e em substratos artificiais |
| Xilanase de baixo peso molecular | A maioria são xilanases alcalinas, que possuem alta especificidade para estruturas específicas de xilana e podem hidrolisar de forma eficiente e aleatória ligações β-1,4-glicosídicas. | |
| Família de Proteínas | Xilanases da família GH10 | Possui um amplo perfil de adaptabilidade ao substrato e pode ser usado para tratar xilanas com vários graus de substituição |
| Xilanases da família GH11 | Exibe forte seletividade estrutural para a estrutura da xilana e é comumente usado na pesquisa e aplicação de xilanases para rações |
As formulações de rações são complexas e raramente dependem de uma única enzima. A xilanase é normalmente usada em combinação com β-glucanase, celulase, protease, amilase e fitase. Contudo, a chave para a seleção de preparações enzimáticas ainda depende das proporções dos principais ingredientes da dieta específica.
| Tipo de enzima | substrato principal | Função principal |
| Xilanase | Xilan, arabinoxilano | O foco está em abordar os efeitos antinutricionais de certas xilanas de cereais, melhorando a estrutura da parede celular e melhorando a acessibilidade aos nutrientes. |
| β-glucanase | β-glucano específico | Em dietas contendo ingredientes como a cevada, se o β-glucano for o principal fator antinutricional, o aumento da xilanase pode ser mais direcionado do que simplesmente o aumento da xilanase |
| Protease | Proteína | É utilizado para promover a hidrólise de proteínas e seu substrato é diferente do da xilanase |
| Amilase | Amido | Promove a hidrólise do amido e pode apoiar a digestão de nutrientes a partir de diferentes perspectivas de substrato, juntamente com a xilanase |
| Fitase | Ácido fítico e seus sais | É usado principalmente para liberar fósforo ligado ao ácido fítico e afeta a utilização de outros minerais; aborda um problema diferente da xilanase |
Como escolher um complexo multienzimático?
Os principais problemas da dieta e as soluções recomendadas são fornecidas na tabela abaixo. Na prática, porém, as decisões devem basear-se numa avaliação abrangente das condições reais.
| Principais problemas com a alimentação diária | Critérios de seleção | Combinações de enzimas que podem ser priorizadas para avaliação |
| Dietas à base de trigo têm maior viscosidade relacionada à xilana | Para arabinoxilano | Xilanase |
| As dietas à base de cevada têm um impacto significativo nos níveis de β-glucano | Determinado com base nos níveis reais dos dois substratos | Xilanase + β-glucanase ou enzima única direcionada |
| Existem muitos tipos de grãos e subprodutos vegetais | Considerando vários polissacarídeos da parede celular | Xilanase + outras enzimas de carboidratos direcionadas |
| A digestão de proteínas tem limitações | Diferentes substratos requerem verificação do valor combinatório. | Xilanase + protease, avaliar conforme necessário. |
| Dietas de milho e farelo de soja exigem otimização geral da digestão | Não é aconselhável combinar mecanicamente todas as preparações enzimáticas. | Escolha um regime multienzimático baseado em limitações nutricionais específicas. |
A eficácia prática da xilanase é geralmente influenciada por: tipo de dieta, condições de fabricação e armazenamento da ração, presença de inibidores enzimáticos na dieta, espécie animal e estágio de crescimento.
O conteúdo e a estrutura de xilana nas matérias-primas determinam se a enzima possui substrato suficiente e acessível. A xilanase é mais eficaz em dietas à base de cereais, onde aborda o fator antinutricional arabinoxilano. Nas dietas de milho e farelo de soja, a xilanase tem efeitos limitados e funciona melhor quando combinada com mananase e protease ácida. Em dietas à base de sorgo, a combinação de xilanase com protease e fitase melhora efetivamente a digestibilidade e a utilização.
Durante a fabricação da ração, altas temperaturas e exposição prolongada podem fazer com que a xilanase perca atividade. Estudos mostram que uma faixa de temperatura de 80 a 85°C proporciona o melhor equilíbrio entre a atividade da xilanase e o desempenho do animal. Além disso, deve ser garantida a homogeneidade da mistura durante o processamento e os produtos devem ser armazenados estritamente de acordo com as exigências de fábrica; o armazenamento inadequado também pode afetar a ingestão real da atividade enzimática pelos animais.
As matérias-primas para rações geralmente contêm inibidores de xilanase, como proteínas do tipo XIP e do tipo TAXI no trigo. Estes inibidores afectam a utilização do substrato e o valor global da formulação e são um dos principais factores que causam variabilidade na eficácia da xilanase.
Diferentes animais têm diferentes sistemas digestivos e necessidades nutricionais. Animais jovens, com seus sistemas digestivos subdesenvolvidos, tendem a apresentar respostas mais pronunciadas à suplementação de xilanase.
Q1: Todas as dietas à base de grãos requerem xilanase?
A1: Não necessariamente. O valor da xilanase depende da estrutura do substrato e das limitações nutricionais reais da dieta. Diferentes dietas à base de grãos podem exigir diferentes combinações de enzimas.
Q2: A xilanase pode quebrar toda a fibra bruta?
A2: A xilanase tem como alvo principal a estrutura da xilana e não pode ser equiparada à celulase ou outras enzimas de carboidratos. Diferentes componentes da fibra requerem ação enzimática correspondente.
Q3: As unidades de atividade enzimática de diferentes marcas podem ser comparadas diretamente?
A3: Se os métodos de medição da atividade enzimática, as definições de unidade ou os substratos do ensaio diferirem, os valores poderão não ser diretamente comparáveis. No momento da compra é necessário verificar o método de ensaio, as especificações do produto e as condições reais de aplicação.
Os laboratórios de pesquisa continuam a desenvolver novos produtos de xilanase, concentrando-se principalmente na melhoria da resistência ao calor, na obtenção de uma compatibilidade mais precisa das matérias-primas e no desenvolvimento de complexos multienzimáticos otimizados. Esses avanços ajudarão a reduzir ainda mais os custos na indústria de rações e a atingir as metas de alta eficiência e sustentabilidade ambiental.
Em resumo, a xilanase possui um valor significativo na alimentação animal. Ele não apenas modifica a estrutura da parede celular da planta, mas também libera nutrientes, reduz os efeitos antinutricionais dos polissacarídeos não amiláceos e apoia a saúde intestinal dos animais, a absorção e utilização eficiente de nutrientes e a otimização da formulação de rações.
Para a Polifar, como fornecedora de xilanase , fornecer xilanase de alta qualidade e nutricionalmente valiosa é nossa responsabilidade e missão. A Polifar ajudará consistentemente as empresas de rações a estabelecer soluções de rações estáveis e económicas, adaptadas às suas próprias estruturas de matéria-prima!
