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 de suínos, é o segundo mineral mais abundante depois do cálcio, e seu custo é elevado quando incorporado por meio de fontes inorgânicas. Por isso, o uso de estratégias para maximizar o aproveitamento do P presente em cereais e leguminosas utilizados na alimentação de suínos é de grande interesse.

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

Assim, na nutrição de suínos, para melhorar o aproveitamento do P ligado ao fitato (P fítico), reduzir o efeito antinutricional do fitato e diminuir a excreção de P no meio ambiente, já que ele tem alto potencial poluente, utilizam-se as fitases, enzimas exógenas com atividade fosfomonoesterase capazes de hidrolisar a molécula de ácido fítico e liberar o P do fitato.

Por que as fitases são utilizadas na nutrição suína?

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

Em segundo lugar, porque o fornecimento de P nas dietas para suínos é feito, majoritariamente, por meio da inclusão de fontes de P inorgânico (Pi), como o fosfato monocálcico ou bicálcico. Ambas são obtidas a partir de rocha fosfática — uma fonte finita de fósforo — e, devido ao aumento da demanda em setores fora da nutrição animal, prevê-se um aumento no seu custo.

Por fim, porque a excreção do P não aproveitado pelos suínos, além de representar perdas econômicas, tem grande impacto ambiental, devido ao seu efeito eutrofizante e acidificante sobre o meio ambiente (Lautrou et al., 2022).

Portanto, o uso de fitase, enzimas que melhoram a biodisponibilidade do P de origem vegetal, é uma estratégia nutricional para reduzir a excreção de fósforo e seu impacto ambiental, diminuir a dependência de fontes de Pi e otimizar o desempenho 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 gerar confusão. O ácido fítico (mio-inositol 1,2,3,4,5,6-hexafosfato, IP6, Figura 1a) é a molécula base: uma estrutura com forte carga eletronegativa formada por um anel de inositol com seis ligações éster de fosfato. Sua carga negativa depende do pH do meio, sendo mais reativa em pH mais elevado. Quando o ácido fítico se liga a minerais como ferro, zinco ou sódio, recebe o nome de fitato. Já quando se liga a Ca++, Mg++ ou K+, é chamado de fitina.

O fitato é a forma mais comum de reserva de fósforo em cereais e leguminosas. A partir dele, as plantas conseguem liberar e aproveitar o fósforo por meio de suas próprias fitases, utilizando-o em processos essenciais como germinação de sementes, fotossíntese, floração, maturação, crescimento radicular, entre outras funções.

Na nutrição de suínos, 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 IP6, 7% para IP5, 8% para IP4, 31% para IP3 e 75% para IP2, 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 intestinal, o ácido fítico apresenta forte carga negativa, permitindo a quelação de cátions como cálcio e sódio, reduzindo sua biodisponibilidade (Maenz et al., 2001). Além disso, foi descrito que o ácido fítico inibe a atividade da enzima Na-K-ATPase no trato gastrointestinal de leitões — uma enzima-chave para a absorção de nutrientes (Woyengo et al., 2011). Também foi demonstrado que o ácido fítico pode se ligar a proteínas em ampla faixa de pH e inibir a atividade enzimática da tripsina e da α-amilase, o que reduz a digestibilidade de proteínas e carboidratos da dieta (Singh et al., 1982; Deshpande et al., 1984). De fato, no intestino, ele pode formar complexos insolúveis do tipo proteína-mineral-fitato, o que dificulta sua hidrólise enzimática e diminui a eficiência no uso da proteína da dieta (López et al., 2002). Nas Figuras 1b-d, estão representados diferentes complexos que o ácido fítico pode formar ao se ligar com cátions ou proteínas.

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

Tabela 1. Fósforo total (P total), fósforo na forma de fitato (P fítico) e porcentagem de fósforo fítico (% P fítico).

Fonte: FEDNA, 03/2025

Fitases: estrutura química e mecanismo de ação

As fitases são enzimas pertencentes à subfamília das fosfatases ácidas de alto peso molecular e catalisam a clivagem sequencial do fósforo do fitato no trato gastrointestinal, transformando-o em ésteres de inositol fosfato de menor grau (IP5–IP1), fósforo inorgânico (Pi) e outros elementos como Ca, Fe, Zn... que podem estar ligados ao fitato (Figura 2). Ou seja, catalisam a remoção passo a passo do fósforo do ácido fítico ou de seu sal (fitato), eliminando primeiro um grupo fosfato para formar um pentaéster de inositol (IP5), depois o segundo grupo fosfato para formar um tetraéster (IP4), e assim sucessivamente.

No mercado, existe uma ampla variedade de fitases comerciais com diferentes capacidades de liberação de fósforo.

A atividade das fitases é comumente expressa em FTU ou FYT (Unidade de Fitase), indicando a quantidade de fitase capaz de liberar 1 µmol de fósforo inorgânico por minuto a partir de 0,0051 mol/L de fitato de sódio, em pH 5,5 e temperatura de 37 °C (ISO 30024).

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

Na prática, cada fabricante oferece a matriz nutricional de sua fitase, ou seja, fichas técnicas que especificam o percentual de fósforo total e digestível fornecido à dieta, assim 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). Evidentemente, a dieta deve conter quantidade suficiente de substrato (P fítico) para que a fitase possa atuar com seu máximo potencial.

Como o pH e a capacidade digestiva dos suínos se modificam com o avanço da idade, para uma mesma fitase podem ser estimados diferentes valores de liberação de fósforo e outros nutrientes, dependendo da fase do animal. Vale destacar a existência de uma ferramenta (disponível para download em formato Excel) desenvolvida pela Universidade de Kansas, que permite calcular a dose de diferentes fitases comerciais e a quantidade de P liberado em dietas para suínos.

O efeito das fitases sobre a liberação de fósforo inorgânico nas dietas depende de vários fatores, como a concentração e a fonte de fitato na dieta, a idade do suíno, a concentração e fonte de minerais, e a origem e dose da fitase utilizada. Nesse contexto, a suplementação com cobre (Cu) pode influenciar a atividade 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 sua hidrólise por fitases em pH 4,5 e 6,5 (Hamdi et al., 2017). Além disso, a fonte de cobre utilizada pode afetar esses resultados, sendo que o sulfato de cobre (CuSO₄) demonstrou maior redução na solubilidade do P fítico em comparação ao óxido de dicobre (Cu₂O) (Hamdi et al., 2017).

Tipos de fitases

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

A fitase microbiana é a mais utilizada na nutrição de suínos, sendo produzida por leveduras, bactérias e fungos. No mercado europeu de produção suinícola, estão disponíveis fitases produzidas a partir dos fungos Aspergillus niger, Aspergillus oryzae ou Trichoderma reesei, bem como fitases bacterianas derivadas de E. coli, entre outras. Para aumentar o rendimento e a produção de fitase, nas últimas décadas foram realizadas modificações específicas nas cepas produtoras. Essas melhorias permitiram aumentar a eficiência, a atividade e a termoestabilidade das fitases. De fato, a maioria das fitases disponíveis no mercado são termoestáveis às temperaturas alcançadas durante o processo de peletização.

As fitases microbianas e fúngicas são capazes de manter um bom nível de atividade mesmo após exposição térmica prolongada e em ampla faixa de pH. As fitases de origem bacteriana, em particular, são estáveis mesmo em valores de pH superiores a 8,0 e inferiores a 3,0 (Greiner & Konietzny, 2006). A Figura 3 mostra a diferença na atividade relativa de diferentes fontes de fitase conforme o pH

Por outro lado, as fitases também podem ser classificadas de acordo com a posição do fitato onde iniciam a hidrólise, sendo divididas em duas categorias: 3-fitase (EC 3.1.3.8) e 6-fitase (EC 3.1.3.26). A 3-fitase libera o primeiro grupo fosfato na posição C3 do anel de mio-inositol hexafosfato e, em sua maioria, é de origem microbiana. Já a 6-fitase libera o primeiro grupo fosfato na posição C6 e é isolada principalmente de plantas, embora existam exceções, como as fitases derivadas de E. coli, que também são classificadas como 6-fitases. Na nutrição de suínos, a maioria das fitases disponíveis no mercado europeu pertence ao grupo das 6-fitases.

Achados recentes

1. Efeito da redução do pH da ração, da adição de fitase e de sua interação sobre o aproveitamento de minerais em suínos.

O objetivo do estudo foi avaliar o efeito da redução do pH da ração por meio da inclusão de 14 g/kg de ácido fórmico, da adição de fitase e de sua interação sobre o desempenho produtivo, a retenção mineral e a mineralização óssea, em um delineamento fatorial 2x2 com 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 adição de fitase aumentou o crescimento, a digestibilidade de fósforo (P) e cálcio (Ca), e a mineralização óssea. Por sua vez, a inclusão de ácido fórmico melhorou o crescimento e a conversão alimentar, além de aumentar a digestibilidade de magnésio (Mg), ferro (Fe) e cálcio (Ca).

Em conclusão, o estudo confirmou a melhora na digestibilidade do fósforo com o uso de fitase, mas não foi observada uma melhora na atividade da enzima com a inclusão de ácido fórmico.

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

O objetivo do estudo foi avaliar se, independentemente do peso vivo dos suínos, o aumento dos níveis de fitase na dieta resulta em maior degradação do fitato e em melhora na digestibilidade de minerais, aminoácidos e energia. Foram analisados 18 suínos equipados com cânula em T no íleo distal, desde os 25 até os 125 kg de peso vivo, 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, o aumento da inclusão de fitase melhorou a digestibilidade ileal aparente da proteína bruta e da maioria dos aminoácidos, bem como a digestibilidade total aparente de cálcio (Ca), fósforo (P), potássio (K), magnésio (Mg) e sódio (Na). No entanto, os dados indicam que a eficiência da fitase dietética na degradação do fitato tende a diminuir à medida que os suínos envelhecem.

3. As dietas para suínos em terminação com maior atividade de fitase e menor fósforo disponível apresentaram desempenho e impactos ambientais semelhantes.

O objetivo do estudo foi avaliar o impacto ambiental e o desempenho produtivo de suínos castrados (15 a 30 kg de peso vivo) alimentados com dietas contendo 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 em níveis mais altos pode ser uma ferramenta nutricional eficaz para reduzir parcialmente o uso de fontes de fosfato, como, neste caso, o fosfato bicálcico, mantendo o desempenho produtivo dos animais e reduzindo a excreção de nitrogênio e fósforo no meio ambiente. No entanto, em relação ao impacto ambiental (pegada de carbono, acidificação, eutrofização, demanda energética, ecotoxicidade do solo e uso da terra), não foram observadas diferenças significativas entre os tratamentos avaliados.