Autor: Daniel Molina Meza, Sandra Espinoza Cabello
Área de Investigación + Desarrollo + Innovación
ilender Perú S.A.
La industria avícola actual demanda altos niveles de producción y conversión eficiente de los nutrientes, lo que hasta cierto punto se ha venido logrando mediante el uso de aditivos específicos en la dieta de las aves. Una de las herramientas empleadas para este fin durante muchos años han sido los antibióticos como promotores de crecimiento, los cuales fueron adicionados en los piensos a dosis subterapéuticas durante largos periodos de la vida del animal teniendo como finalidad estabilizar la microbiota intestinal, prevenir la presentación de algunas patologías intestinales específicas y mejorar el rendimiento en general.
El uso indiscriminado de los agentes antimicrobianos en animales y humanos ha comprometido la eficacia terapéutica de diferentes drogas debido al desarrollo de resistencias a éstos (Goetting et al., 2011), siendo identificada por la Organización Mundial de la Salud como uno de los principales desafíos mundiales para la salud pública (WHO, 2015). Ante la aparición de microorganismos resistentes a los antibióticos que se utilizan para tratar infecciones humanas y animales y, la potencial presencia de residuos de éstos en productos animales, la Comisión Europea (CE) decidió eliminar gradualmente y, en última instancia, prohibir en el 2006, la comercialización y el uso de antibióticos como promotores del crecimiento en el alimento para animales (Reglamento CE N° 1831/2003) (Dibner y Richards, 2005). Esto también hizo eco en los principales países productores de carne de aves en otras latitudes como Estados Unidos quienes vienen adoptando estas normativas (Castanon, 2007).
El retiro de antibióticos en la producción de aves comerciales ha provocado problemas en el rendimiento, aumento de la conversión alimenticia, ante un eventual aumento en la incidencia de ciertas enfermedades animales que eran controladas por su uso, como la enteritis necrótica (subclínica) y el uso de antibióticos terapéuticos ha visto incrementada drásticamente (Maron et al., 2013; Mehdi et al., 2018).
En este contexto se ha visto necesario explorar otras alternativas no terapéuticas en la producción avícola como ácidos orgánicos, enzimas, probióticos, extractos de plantas, entre otros. El presente artículo se centra en la revisión de los aspectos más relevantes y evidencias que reflejen el beneficio del uso de ácidos orgánicos como reemplazo a los antibióticos como promotores de crecimiento para la producción avícola.
Ácidos orgánicos
Los ácidos orgánicos (también llamados ácidos grasos volátiles, ácidos grasos, ácidos carboxílicos o ácidos débiles) agrupan una amplia variedad de compuestos de origen natural los cuales forman parte de tejidos animales o vegetales y en algunos casos se producen en el intestino posterior de los animales a partir de la fermentación microbiana de los carbohidratos (Hajati, 2019).
Químicamente, los ácidos orgánicos comparten las características comunes de solubilidad en agua, acidez y negatividad a la ninhidrina (sin aminas primarias o secundarias) y se pueden administrar en el pienso o en el agua de bebida. Los ácidos orgánicos utilizados en la producción de alimentos para animales se pueden describir como ácidos monocarboxílicos simples, que contienen solo un grupo carboxilo e incluyen los ácidos grasos de cadena corta dentro de este grupo encontramos al ácido fórmico, acético, propiónico y butírico. Por otro lado, se encuentran los ácidos carboxílicos que contienen grupos hidroxilo, que confiere la acidez siendo los ácidos orgánicos más comunes, aquí encontramos al ácido láctico, málico, tartárico y cítrico (Kim et al., 2015).
El mecanismo de acción de los ácidos orgánicos no se ha dilucidado claramente, sin embargo, podemos atribuir su actividad a los siguientes mecanismos:
• Reducción del nivel de pH del tracto gastrointestinal superior y cambios fisiológicos asociados en la mucosa intestinal (Angel-Isaza et al., 2019), la reducción del pH gástrico activa el pepsinógeno y otros zimógenos, siendo esta acidez la que permite el desarrollo de una actividad óptima (Jongbloed et al., 2000); esta mayor actividad enzimática puede mejorar la digestión de proteínas y posiblemente otros nutrientes.
• Alteración de la microbiota intestinal, penetra fácilmente la pared celular de las bacterias y altera las funciones celulares normales, incluida la replicación y la síntesis de proteínas de las bacterias (Gadde et al., 2017), también puede modificar indirectamente el pH e inhibir el crecimiento de bacterias patógenas (Kim et al., 2015). Actúa aumentando las especies benéficas tolerantes al ácido como Lactobacilllus spp. y reduce la competencia por los nutrientes (Czerwiński et al., 2010; Boroojeni et al., 2014).
Aumentar la digestibilidad de los nutrientes, eleva la retención de proteínas y materia seca, mejorando la absorción de minerales y la utilización del fósforo (Świątkiewicz y Arczewska-Wlosek, 2012, Abdelaziz et al., 2019); los ácidos orgánicos son considerados alternativas atractivas para mejorar la digestibilidad de los nutrientes. Sin embargo, el grado de reducción del pH en las dietas por los ácidos orgánicos probablemente dependa tanto de los valores de pKa de los ácidos orgánicos como de las condiciones de pH del tracto gastrointestinal (Kim et al., 2005).
• Mejorar la salud intestinal a través de efectos directos sobre las células epiteliales. Por ejemplo, los ácidos grasos de cadena corta son una fuente de energía directa para el crecimiento de las células epiteliales.
Ácidos grasos de cadena corta y ácido butírico
Los ácidos grasos de cadena corta se han venido usando ampliamente en pollos de engorde y la producción avícola en general para controlar infecciones por enteropatógenos, entre ellas Salmonella. Actualmente existen tres tipos de preparaciones en el mercado: productos sin recubrimiento, productos recubiertos y los monoglicéridos de ácidos de grasos. Los productos sin recubrimiento se administran en polvo o líquido en el alimento o el agua potable, principalmente para eliminar la Salmonella en estas fuentes.
En el ave, las acciones de estas preparaciones ácidas se limitan al buche debido al proceso de reabsorción (Thompson y Hinton, 1997). En los productos recubiertos o encapsulados, se utilizan portadores minerales o lipídicos, siendo el objetivo del recubrimiento llevar los ácidos al tracto intestinal de los pollos.
De esta manera, las células epiteliales intestinales estarán expuestas a los ácidos y, a su vez, la composición de la microbiota intestinal podría modificarse potencialmente debido a su acción. Se cree que los ácidos están en contacto más estrecho con Salmonella en el sitio donde ésta realiza un paso crucial en la patogénesis: la invasión y la colonización de las células epiteliales. Los monoglicéridos también llamados la última generación de ácidos orgánicos protegidos son ésteres obtenidos a partir de ácidos orgánicos unidos de forma covalente a los átomos de carbono en los extremos de la molécula de glicerol. Estos presentan diversas ventajas entre ellas su eficacia no se ve condicionada por los tratamientos térmico de granulación o extrusado del pienso, son pH- independientes permitiendo que su actividad antimicrobiana no se vea afectada por los diferentes pH fisiológicos del tracto gastrointestinal de las aves y neutralizan los olores que liberan algunos de los ácidos orgánicos disminuyendo los problemas de palatabilidad.
El ácido butírico puede aumentar la proliferación celular en el intestino delgado y grueso, y mejorar la barrera intestinal al facilitar el ensamblaje de las uniones estrechas (Peng et al., 2009; Guilloteau et al., 2010).
Un estudio también indica que el butirato puede inducir el gasto de energía y el catabolismo de lípidos al regular la expresión de genes que tienen un papel en la reducción de la síntesis, almacenamiento, transporte y secreción, y en el aumento de la oxidación de lípidos y ácidos grasos en pollos de engorde de tres semanas de edad (Yin et al., 2016). A nivel de la circulación sistémica, el butirato reduce beneficiosamente las concentraciones de triglicéridos circulantes totales y colesterol en pollos de engorde (Panda et al., 2009; Yin et al., 2016). Además, tiene actividades inmunomoduladoras a través de la inhibición de la histona desacetilasa (Furusawa et al., 2013; Chang et al., 2014), induciendo la expresión génica de péptidos antimicrobianos de defensa del huésped, incluidas las defensinas y catelicidinas en pollos (Sunkara et al., 2011), así como, modula la expresión y liberación de citosinas antiinflamatorias y pro-inflamatorias en pollos de engorde (Zhang et al., 2011) y peces (Liu et al., 2014).
El uso de ácido butírico junto con los glicéridos tiene la capacidad de alcanzar y ejercer su efecto en las partes posteriores del intestino aviar (Van Immerseel et al., 2005). Al probar la supervivencia de Salmonella enterica serovar typhimurium durante la exposición a ácidos grasos de cadena corta, Kwon y Ricke (1998) mostraron que el butirato y el valerato tuvieron la mayor eficacia. En otro estudio, Van Immerseel et al. (2004), demostraron que el ácido butírico fue más efectivo en el control de la colonización por Salmonella, en comparación con el ácido fórmico y especialmente con el ácido acético. Se sabe que el ácido butírico disminuye la expresión de genes de virulencia y la invasión de Salmonella en células epiteliales in vitro; mientras que, el ácido acético tiene efectos opuestos (Banday et al., 2015).
Los niveles de ácidos grasos de cadena corta son bastante bajos en el intestino delgado distal y ciego en el polluelo joven, pero luego se incrementan y se estabilizan aproximadamente a los 15 días de edad (Van Der Wielen et al., 2000). Estos investigadores mostraron una correlación entre el control de patógenos y la presencia de niveles no disociados, pero no totales, de acetato, propionato y butirato en el ciego.
Además de su actividad bactericida, el ácido butírico desempeña un papel fundamental en el desarrollo del epitelio intestinal. Como subproducto de la fermentación microbiana de productos como el almidón, el ácido butírico se considera importante para el desarrollo normal de las células epiteliales (Bortoluzi et al., 2017). Brons et al. (2002), le atribuyen un efecto benéfico sobre la salud gastrointestinal en humanos y reducir la incidencia de cáncer de colon.
Como ocurre con cualquier ácido graso de cadena corta, la actividad bactericida del ácido butírico es mayor cuando el ácido no está disociado. Las células bacterianas absorben ácidos grasos no disociados y, una vez que estos se disocian, el cambio en el pH intracelular suele tener un efecto bactericida (Van Der Wielen et al., 2002). Bolton y Dewar (1965), indicaron que el butirato libre desapareció rápidamente en el tracto digestivo superior, y mientras que casi el 60% de la fuente de alimento estaba intacta en el buche, menos del 1% se recuperó de la parte superior del intestino delgado. Debido a la volatilidad y adsorción rápida en el buche, este ácido no se puede agregar a la dieta en forma libre. Es por ello que la eficacia del ácido butírico se mejora cuando se protege de la absorción inmediata en el tracto superior. Adicionalmente, se ha mencionado que los monoglicéridos de ácidos grasos tienen una ventaja en la manipulación porque no tienen el olor fuerte asociado con los ácidos libres y se liberan solo bajo la acción de la lipasa en el intestino delgado (Namkung et al., 2011).
Una revisión de Jósefiak et al. (2004), sobre la fermentación de carbohidratos estructurales de la dieta en el intestino aviar, proceso que conduce a la producción de ácidos grasos de cadena corta, los reconoce como potentes factores inhibidores de bacterias patógenas. Isolauri et al. (2004), atribuyeron a los ácidos grasos de cadena corta un efecto promotor del crecimiento sobre la microbiota intestinal beneficiosa, como los géneros Lactobacillus y Bifidobacterium. Entre ellos, el ácido butírico se considera la principal fuente de energía de los enterocitos y es necesario para el correcto desarrollo del tejido linfoide asociado al intestino (Friedman et al., 2005).
La actividad antimicrobiana de los ácidos grasos de cadena corta contra las bacterias patógenas parece depender del tipo de ácido graso, la forma, el pH, el tiempo de exposición, el grado de sensibilidad de tipos específicos de patógenos y la cantidad utilizada (Abdul y Lloyd, 1985; Fukushi et al., 2003). Por otro lado, existen estudios que demuestran los monoglicéridos son más eficaces para inhibir el crecimiento bacteriano (Kabara, 1979, 1984; Thormar et al., 2006) que los di y triglicéridos de estos mismos ácidos grasos (Razavi-Rohani y Griffiths, 1994).
Se ha sugerido que la actividad antimicrobiana de los ácidos orgánicos se atribuye a su capacidad para atravesar la membrana celular y disociarse en la célula más alcalina, acidificando así el citoplasma celular (Kashket, 1987; Salsali et al., 2008). Se ha demostrado que el ácido butírico reduce la colonización de Salmonella en el ciego y la invasión en las células epiteliales del pollo (Cox et al., 1994; Van Immerseel et al., 2004). Los monoglicéridos de ácido butírico tienen una actividad antimicrobiana comparable o mejor al de los ácidos grasos libres (Sun et al., 2003; Hilmarsson et al., 2006), siendo más efectivos debido a su naturaleza hidroliposoluble, la cual favorece su entrada a través de la membrana bacteriana obteniendo un efecto antibacterial directo.
Además de lo anterior, Leeson et al. (2005), encontraron que la adición de este ácido al 0,2% en la dieta de pollos de carne conduce a una ganancia significativa de energía metabólica entre los 9 a 12 días, mejora de la canal y aumento de la productividad de la pechuga. También mejoran la digestibilidad de proteínas, Calcio y otras composiciones y sirven como sustratos intermediarios del metabolismo. Por su parte, Antongiovanni et al. (2007) encontraron que, la adición de 0,2% de una mixtura de glicéridos de ácido butírico en la dieta de los pollos de engorde mostraron un mayor peso vivo al sacrificio con una mejor tasa de conversión alimenticia. Por lo anterior, los glicéridos de ácido butírico se consideran alternativas potenciales al uso de antibióticos como promotores del crecimiento.
En conclusión, los ácidos orgánicos representan actualmente una alternativa al uso de antibióticos como promotores de crecimiento; entre los que destacan los monoglicéridos de butírico, debido a que presentan los mejores resultados sobre el rendimiento productivo de las aves. Su actividad se basa en la disminución de las poblaciones de microrganismos patógenos, favoreciendo la actividad enzimática y la digestión de los nutrientes; siendo su efecto mejor evidenciado cuando se añaden a la dieta en aves que se encuentran bajo condiciones ambientales y de manejo desfavorables, con alto desafío de campo.
La literatura se encuentra a disposición del lector y debe ser solicitada al siguiente correo electrónico: dmolina@ilendercorp.com
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