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Utilización de acidificantes recubiertos en avicultura

Publicado el: 15/4/2014
Autor/es: Luciana Machado y Prof. Julián Melo. Gerencia de Especialidades. QUIMTIA Argentina
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Introducción
Aunque en las aves la microflora del Tracto Gastrointestinal (TGI) desempeña un papel limitado en el proceso digestivo de los nutrientes, su función en la absorción y digestibilidad de los mismos es de gran importancia (Dibner y Buttin, 2002). Las bacterias beneficiosas que se encuentran en condiciones normales en el TGI de los animales son capaces de inhibir el crecimiento de las bacterias patógenas que compiten con los nutrientes del huésped, pudiendo a su vez estas últimas producir enfermedades a nivel intestinal que disminuirán el comportamiento productivo del animal. Por otro lado, el microambiente intestinal que ejerce una influencia primordial sobre la microflora, depende de distintos factores, tales como el pH, el potencial de oxidación y reducción, el sustrato disponible, los anticuerpos presentes y la presencia de otras bacterias, entre otros factores (Gauthier, 2006). Por lo tanto, una adecuada respuesta zootécnica dependerá también del estado particular en que en cada caso la microflora del TGI de las aves interactúe con el alimento ingerido por los mismos (Melo, 2009).
A lo largo de los años, el uso de antibióticos promotores del crecimiento (APC) a dosis sub-terapéuticas ha demostrado su utilidad en el mantenimiento de la salud intestinal y el mejoramiento de la respuesta productiva de las aves (Dibner y Richards, 2005). Sin embargo, la prohibición establecida por parte de la Unión Europea para su uso determinó un aumento en la búsqueda de alternativas para reemplazar a los APC.
Una potencial alternativa utilizada en forma creciente desde entonces han sido los ácidos orgánicos, que como su nombre lo indica, son ácidos carboxílicos de cadena corta que se encuentran ampliamente distribuidos como constituyentes normales de las plantas y de los tejidos animales, siendo también obtenidos a través de la fermentación microbiana de carbohidratos (Partanen et al., 1999). Entre los ácidos orgánicos más eficientes como antimicrobianos se han destacado los ácidos fórmico, acético y propiónico (Gauthier, 2002).
Además de la actividad antimicrobiana que cumplen los ácidos orgánicos sobre la microflora intestinal patógena, los mismos poseen otro tipo de acción que los diferencian de los APC (Dibner y Butin, 2002). Entre las más importantes podemos destacar:
  • Mantener un pH óptimo del TGI, permitiendo obtener una correcta activación y funcionamiento de las enzimas proteolíticas, con la consecuente digestión total de las proteínas.
  • Incrementar el tiempo de retención en la porción anterior del TGI, favoreciendo la digestión del alimento y el desarrollo de la microflora benéfica.
  • Incremento de la secreción pancreática.
  • Efectos trópicos en la mucosa gastrointestinal, debido a la estimulación en la proliferación de células intestinales.
  • Disminución de la incidencia de infecciones sub-clínicas y secreción de mediadores inmunológicos.
  • Estimular el consumo de alimento por parte de los animales.
 
Cuadro 1: Magnitud de las acciones de los distintos ácidos orgánicos (Gauthier, 2002)
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Modo de acción de los ácidos orgánicos
Durante muchos años se sostuvo que la reducción del pH del contenido gastrointestinal era el modo de acción de los ácidos orgánicos. La acidificación con ácidos débiles en las dietas, tales como el ácido fórmico, fumárico y láctico, produce una disminución en la colonización de bacterias patógenas y en la producción de metabolitos tóxicos en el intestino. De esta manera, se mejora la digestibilidad de las proteínas y de los minerales, siendo útiles como sustrato en el metabolismo intermedio (Kirchgessner y Roth, 1988).
Sin embargo, su acción antimicrobiana sobre la microflora patógena del TGI no depende de la modificación del pH del contenido. Esto se debe a su naturaleza de ácidos débiles que permiten una disociación parcial, obteniéndose, de esta manera, formas no-disociadas y lipofílicas capaces de penetrar a través de la pared celular de las bacterias, hongos y levaduras. Con la difusión pasiva de los ácidos orgánicos dentro de la bacteria, donde el pH está cerca o encima de la neutralidad, los ácidos van a disociarse y reducirán su pH interno, llevando a una situación que va a afectar o parar su crecimiento (Lambert y Stratford, 1999).
Debido a que las bacterias susceptibles a los cambios de pH no toleran una diferencia amplia entre el pH interno y el externo, se activa un mecanismo específico de defensa (Bomba de H+ – ATPasa) con el fin de reestablecer el pH fisiológico para la bacteria. Este proceso implica un mayor consumo de energía, resultando en la detención del crecimiento y, en última instancia, la muerte celular. La reducción del pH interno puede llegar a producir la inhibición de la glucólisis, la interferencia con la transducción de señales y el impedimento del transporte activo, mientras que los aniones que resultaron de la disociación de los ácidos orgánicos quedarán retenidos en el citoplasma de la bacteria, tornándose tóxica para la misma mediante complejos mecanismos que producirán un desbalance osmótico incompatible con la supervivencia de la misma (Gauthier, 2008).
Entre las bacterias susceptibles se encuentran E. coli, Salmonella spp., Clostridium perfringens, Listeria monocytogenes y Campylobacter spp. (Presser et al., 1997).
 
Figura 1: Modo de acción de los ácidos orgánicos sobre las bacterias sensibles al pH (Coliformes, Clostridium, Salmonella, Listeria)
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Por el contrario, en las bacterias que no son tan susceptibles a cambios de pH y que toleran un diferencial mayor, en caso de que se produzca una disminución abrupta del pH interno, los ácidos orgánicos retornarán a su fase no disociada, permitiendo su salida al exterior de la bacteria debido a su liposolubilidad. Por lo tanto, la bacteria no se verá afectada por estos ácidos. Entre estas bacterias, tenemos las que producen ácido láctico, tales como las bifidobacterias.
 
Figura 2: Modo de acción de los ácidos orgánicos sobre las bacterias insensibles al pH (productoras de ácido láctico, bifidobacterias)
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Debido a que la actividad antimicrobiana de los ácidos se lleva a cabo cuando se encuentran en su forma no disociada, el pH del TGI debería encontrarse por abajo de su pKa para poder tener acción, pero este pH, que sería cuando los mismos se encuentran disociados en un 50%, se encuentra entre 3 y 5, lo cual está muy lejos del pH que se puede encontrar en la mayor parte de los intestinos.
 
Acción antimicrobiana de diferentes Ácidos Orgánicos
El efecto antibacteriano que poseen los ácidos orgánicos, en especial sobre el género Salmonella, se diferencia ampliamente según se encuentren en forma de ácidos puros o combinados con sales. Como puede observarse en el siguiente cuadro, el ácido fórmico posee un mayor efecto salmonelicida en comparación con sus sales, debido a que el primero se encuentra en forma pura y puede ingresar en forma directa por difusión pasiva sobre las bacterias de interés.
Por otro lado, los ácidos combinados con agentes alcalinos como el calcio o amoníaco, si bien reducen efectivamente la corrosión de los ácidos orgánicos puros, no hay duda que aumentan los pesos moleculares, lo cual tornan a las sales mucho menos eficiente que la forma pura del ácido. Esto puede visualizarse a través de la concentración inhibitoria mínima (CIM) del ácido fórmico que es significativamente menor a la de sus sales (Calmont y Tan, 2010).
 
Cuadro 2: Concentración Inhibitoria Mínima (CIM) de Salmonella thyphimurium para cada ácido orgánico y sus sales (Stonerock, 2009)
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Cuadro 3: Concentración Inhibitoria Mínima (CIM) de Escherichia coli para cada ácido orgánico y sus sales (Stonerock, 2009)
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Importancia de la utilización de ácidos recubiertos
Debido al pKa que poseen los ácidos orgánicos de interés en zootecnia, que se encuentra en un rango entre 3 y 5, se puede determinar en forma consistente que sin una protección adecuada de los ácidos orgánicos contra el ambiente del TGI, los mismos se disocian antes de llegar a los segmentos donde se encuentran las bacterias patógenas que se quiere inhibir (Piva, 2000).
 
Gráfico 1: % del ácido no disociado, en relación con el pH (Piva A., Universidad de Bologna, Italia)
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Por lo tanto, la única forma de lograr que los ácidos orgánicos lleguen al intestino sin disociarse y sin tener que utilizar dosis incompatibles con los procesos fisiológicos que llevarían a la depresión del crecimiento y la descalcificación del tejido óseo de los animales, sería protegerlos dentro de una matriz que proporcione una defensa para poder atravesar la porción anterior del TGI sin sufrir una disociación de su molécula (Gauthier, 2008).
 
Figura 3: Patrón de liberación de los ácidos orgánicos protegidos en el tracto gastrointestinal de los pollos.
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Tipos de matrices de protección de los ácidos orgánicos
Existen diferentes tipos de matrices de protección que permiten la liberación de los ácidos orgánicos en la porción posterior del intestino delgado, permitiendo actuar en el sitio adecuado donde se encuentran la mayoría de las bacterias de interés para ser inhibidas. Por otro lado, la protección de los ácidos evita las perdidas por volatilización e irritación de la piel al tomar contacto con éstos (Gauthier, 2006).
Un tipo de matriz que se utiliza para algunos ácidos orgánicos es la Tierra de Diatomea, la cual es un depósito mineral compuesto por fósiles de algas unicelulares llamadas diatomeas. Esta presenta poros de baja densidad en los cuales se absorben los ácidos, permitiendo una liberación lenta en el intestino. Por otro lado, su estructura microscópica permite la unión de toxinas que pueden estar presentes en la luz intestinal, principalmente micotoxinas (Denli y Okan, 2006). Esta última acción aporta una ventaja especial ya que permite disminuir la tasa de inclusión de secuestrantes en la dieta.
Otro tipo de matriz que se utiliza para la protección de los ácidos orgánicos es a base de Triglicéridos, la cual va a ser degradada a nivel intestinal al entrar en contacto con las enzimas lipasas y otras secreciones, permitiendo su liberación en dicho segmento (Piva, 2000).
También se ha utilizado como matriz un carrier a base de partículas minerales, tales como la vermiculita, lo cual permite el mismo efecto de liberación lenta de los ácidos orgánicos a través de los distintos segmentos del intestino. Esta estructura a temperaturas elevadas pasa a tener una alta porosidad y carga neutra, siendo capaz de absorber en su interior a los ácidos.
La gran importancia de utilizar ácidos orgánicos recubiertos o protegidos para permitir una eficiente concentración de los mismos en el sitio adecuado y, de esta forma, lograr una máxima inhibición de las bacterias patógenas, que se encuentran principalmente en la última porción del yeyuno e íleon, puede verse en el trabajo realizado en el Instituto Wageningen de Holanda, donde se encuentran porcentajes mayores de inhibición de E. coli utilizando ácido fórmico en una matriz de tierra de diatomea, diferencia que aumenta en los segmentos medios y finales del intestino.
 
Gráfico 2: Máxima inhibición de E. coli en un modelo simulado del Tracto Gastrointestinal
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Conclusiones
Las restricciones impuestas por la Unión Europea para la utilización de APC han llevado al aumento en el uso de ácidos orgánicos en la alimentación de las aves. A pesar de que los mismos son utilizados a nivel mundial de forma amplia como alternativa eficaz al uso de los antibióticos como promotores del crecimiento, para que los mismos puedan cumplir con su función antimicrobiana en el TGI deberán alcanzar el intestino en su forma no disociada. Para que esto sea posible deberán encontrarse protegidos en una matriz para evitar su disociación en la porción anterior del TGI utilizando sustancias que brinden una adecuada protección y que permitan al mismo tiempo la liberación de los mismos en el sitio adecuado.
 
Autor/es:
Veterinario, Docente Autorizado FCV-UBA. Magíster En Salud Animal FCV-UBA. Doctor de la UBA en Producción Animal
 
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