Algunas alternativas a los antibióticos, como los ácidos orgánicos, están bien establecidas en la nutrición animal, otras, como los fitogénicos, se han aplicado más recientemente. En cualquier caso, las propiedades físico-químicas y antimicrobianas de estas alternativas, y el lugar de entrega en el tracto gastrointestinal son de gran importancia.
Cualquier presión o cambio en la composición de la microbiota de pollo puede ser de gran preocupación para el rendimiento global, así como para el bienestar o la enfermedad. En general, un tracto digestivo saludable significa mantener en equilibrio el estado microbiano del tracto. Este ha sido el papel de los promotores del crecimiento de los antibióticos (AGP), y algunos anticoccidiales, durante más de 50 años. Los AGP se alimentan continuamente a niveles bajos (subterapéuticos) para mejorar el rendimiento, la salud y la uniformidad de las bandadas, mantener un equilibrio de la microbiota intestinal controlando las infecciones digestivas o los desafíos subclínicos y, por último, mejorar los resultados económicos para los productores avícolas. Desde que se restringió, o en algunos casos se prohibió, el uso de antibióticos como aditivos alimentarios, los nutricionistas y los productores de aditivos alimentarios han mirado cada vez más hacia el desarrollo de alternativas con efectos similares.
Debido a sus propiedades antimicrobianas, los ácidos orgánicos se han utilizado durante mucho tiempo como un medio eficaz para reducir o controlar la contaminación microbiana (bacterias, mohos, levaduras) de las materias primas, los piensos y los alimentos. Los ácidos orgánicos están compuestos por una cadena de carbono cargada negativamente (anión) y por un ion hidrógeno (H+). Cuando ambos se asocian, el ácido no está cargado y es capaz de difundirse libremente a través de la membrana de la célula microbiana. El valor pKa es el pH ambiental donde la mitad del contenido de ácido orgánico se disocia y la otra mitad permanece sin disociar. Como los valores pKa de los ácidos orgánicos son generalmente inferiores a 5, cuando la forma no disociada ha entrado en una célula bacteriana, siendo el pH del citoplasma celular cercano a 7, el ácido se disocia y los iones H+ resultantes acidifican el citoplasma, acentuando los mecanismos reguladores del pH de la célula. Entonces, el crecimiento de las bacterias se inhibe y la muerte celular puede ocurrir. A diferencia de los ácidos minerales como el ácido clorhídrico, que se segrega naturalmente en el estómago, la porción de aniones del ácido orgánico se acumula en la célula causando otros daños profundos.
Lograr el mejor efecto antimicrobiano
Como consecuencia de la pKa, el pH del medio es más alto, por lo que más del ácido se disocia y es menos capaz de penetrar en la membrana celular microbiana. Así pues, dentro del tracto gastrointestinal, es probable que una concentración dada de un ácido orgánico tenga un mayor efecto antimicrobiano en las regiones de pH más bajo que en las de pH más alto, y esto es una consideración importante para la aplicación de los ácidos orgánicos y el desarrollo del producto.
La naturaleza de los aniones y los valores de pKa son las 2 características principales que llevan a la elección de los ácidos orgánicos. El ácido benzoico es un candidato digno de mención ya que su valor pKa es 4,2, superior al pKa del ácido fórmico, por ejemplo, y la parte fenólica es un eficiente agente dañino para la célula bacteriana. Al igual que en el caso general de los ácidos orgánicos, el ácido benzoico inhibe mucho más a las bacterias gramnegativas (es decir, E. coli, Salmonella) que a las grampositivas, aunque es más eficaz en los clostridios que el ácido fórmico. Por último, los estudios experimentales han confirmado que varios cientos de gramos de ácido benzoico por tonelada métrica de alimento, mejoran el rendimiento de los pollos y pavos.
Propiedades beneficiosas de los fitogénicos
Las sustancias de origen vegetal o fitogénicas se han utilizado durante siglos con fines de aromatización, así como por sus efectos beneficiosos en la estimulación de la ingestión de alimentos (efecto apetitoso), la digestión mediante la estimulación de las secreciones digestivas y la protección intestinal mediante efectos antioxidantes, antiinflamatorios, antimicrobianos, antihelmínticos y antivirales.
Los aceites esenciales son una de las clases más populares de fitogénicos; son mezclas complejas de varias moléculas volátiles y aromáticas, y sólo algunas de ellas tienen propiedades antimicrobianas. La complejidad y la variabilidad de los productos extraídos naturalmente complican la evaluación y la aplicación de los aceites esenciales. Por estas razones, es habitual complementar los piensos de las aves de corral con fitogénicos purificados o sintéticos, también llamados idénticos a los de la naturaleza. Generalmente, se obtienen altas actividades antimicrobianas a partir de compuestos fenólicos como el carvacrol y el timol (2 moléculas que se encuentran en el orégano y el tomillo), y el cinamaldehído (de la canela).
Zeng y otros (2015) revisaron muchos estudios experimentales realizados con diversos aceites esenciales añadidos a los piensos de las aves de corral. Informaron de que la mejora del rendimiento (independientemente del origen de los aceites esenciales, la cantidad añadida al pienso y las condiciones ambientales utilizadas en el ensayo) fue del 3% y del 3% para la ganancia de peso y la conversión alimenticia, respectivamente. Con conclusiones similares, Hashemipour y otros (2013) informaron de que las combinaciones de timol y carvacrol dadas a los pollos de engorde en su alimentación, disminuyeron la ingesta de alimentos, aumentaron la ganancia de peso (+2,9 a +4,0%) y mejoraron la eficiencia alimentaria (+3,9 a +6,4%). Estos resultados son bastante parecidos a los obtenidos con los AGP y probablemente se refieren a las propiedades antimicrobianas de los aceites esenciales. Las bacterias grampositivas parecen ser más susceptibles a los aceites esenciales que las gramnegativas, pero muchos estudios han demostrado la actividad antimicrobiana de compuestos seleccionados, como el carvacrol, frente a diferentes cepas y serotipos de Salmonella o E. coli (Tabla 1).
Efectos positivos de la tecnología de vectorización
Aunque los mecanismos de acción no están completamente descritos, se piensa que algunos componentes de los aceites esenciales pueden perjudicar la permeabilidad de la membrana celular del microorganismo y también causar estrés oxidativo, mecanismos bastante similares a los propuestos para los antibióticos bactericidas. Una combinación de ácidos orgánicos, como el ácido benzoico, y fitogénicos es de interés porque, como los ácidos orgánicos tienen una mayor actividad antimicrobiana en las bacterias gram-negativas mientras que los fitogénicos son muy activos en las bacterias gram-positivas, el resultado es un espectro más amplio de actividad antimicrobiana.
Uno de los principales problemas es que tanto los ácidos orgánicos como los compuestos fitogénicos se disocian, absorben y metabolizan rápidamente después de entrar en el intestino. En consecuencia, para alcanzar las concentraciones de antimicrobianos en el intestino distal, sería necesario aumentar drásticamente la concentración en el alimento, lo que provocaría una disminución de la ingesta de alimentos. La vectorización mediante la microencapsulación de los ingredientes activos en una matriz grasa y una liberación progresiva a lo largo de todo el intestino, aparece como la solución más eficaz. Para ello, Mixscience ha desarrollado los productos Lumigard para aves de corral. Los efectos positivos sobre el rendimiento de las aves de corral han quedado claramente demostrados y se espera que la futura tecnología de vectorización pueda contribuir a mejorar aún más los rendimientos.
