Los probióticos se utilizan cada vez más en las formulaciones de alimentos para animales. Pero el producto sólo puede ser beneficioso para el animal si sobrevive a la peletización. Este es el caso especialmente de los probióticos que se basan en organismos vivos.
La levadura viva se utiliza actualmente en la industria de la alimentación animal, tanto para los rumiantes (Pinloche, 2013) como para los monogástricos (Trckova et al, 2014; Trevisi et al, 2016). Sin embargo, complementar una dieta con levadura viva como probiótico sólo será beneficioso si sobrevive a los diferentes procesos de fabricación de piensos. El pelado es el proceso más popular utilizado en la industria de la alimentación animal. Al mismo tiempo, las condiciones de peletización pueden afectar a la estabilidad de los agentes probióticos y, por consiguiente, a su eficacia.
El calor y los tratamientos mecánicos tienen repercusiones fisiológicas y biológicas en las células de levadura vivas, como la desnaturalización de algunas proteínas, la alteración de las actividades de las enzimas y la modificación de la integridad de la membrana citoplasmática. Estos fenómenos están implicados en la reducción de la viabilidad que puede conducir a una disminución de la eficacia en los animales. La sensibilidad térmica de la levadura viva depende de las cepas pero también de la fase celular en el momento del tratamiento térmico. De hecho, está bien descrito que la levadura en la fase vegetativa es menos sensible al calor. Y precisamente durante el proceso de secado de la levadura viva, entran en la etapa vegetativa, lo que les permite sobrevivir a altas temperaturas (>70°C). Es por eso que la levadura viva en forma seca es ampliamente utilizada en aplicaciones de alimentación. Una vez ingerida por los animales, la levadura recupera su plena actividad. Por lo tanto, es muy importante invertir en la comprensión y la mejora de la resistencia de las levaduras vivas en la elaboración de los piensos, a fin de garantizar una eficacia óptima en los animales.
Identificación de los parámetros
Se ha establecido un programa específico de doctorado entre Phileo Lesaffre Animal Care y Tecaliman (el experto del Centro Técnico Francés en Ciencias de la Tecnología de los Alimentos). Este instituto dispone de una línea piloto completa de granulación bien controlada, compuesta por un alimentador de doble tornillo, una unidad piloto de inyección de vapor, una granuladora de laboratorio equipada con un troquel fijo en forma de disco (L 14-175, Amandus Kahl) y un secador-enfriador piloto. Esta línea fue seleccionada por su poder de repetición y reproducción de resultados, y su representatividad industrial. La metodología de diseño experimental (Goupi, 1996) se utilizó en la línea piloto y permitió identificar los parámetros del proceso de granulación que pueden poner en tela de juicio la viabilidad de las levaduras vivas y cuantificar su impacto en las mismas.
Los resultados conducen a un nuevo producto
Esta estrategia científica, asociada a más de 360 ensayos piloto, permitió modelizar la respuesta (viabilidad de la levadura) en función del efecto cuantitativo de los factores significativos y sus interacciones. Este modelo demuestra que las restricciones térmicas y mecánicas están fuertemente correlacionadas durante el peletizado y que su disociación es imposible. Además, los principales parámetros críticos identificados son: la geometría de la matriz, la temperatura y el tiempo de residencia dentro de la unidad de inyección de vapor, pero también el contenido de humedad de la alimentación. Conociendo los marcadores biológicos y físico-químicos de las células de levadura que intervienen en su reacción al estrés térmico y mecánico, un programa de investigación específico permitió entonces desarrollar un probiótico* de levadura viva altamente resistente (en adelante denominado «levadura viva»).
Figura 1 – Evolución de la levadura logCFU/g en los piensos peletizados según la temperatura del molde (°C).
El desarrollo de la levadura viva fue precedido por un meticuloso proceso de selección entre la extensa colección de cepas de levadura viva de Lesaffre. Así pues, las investigaciones avanzadas revelaron que la Saccharomyces cerevisiae Sc 47, cuyo genoma ha sido descrito en su totalidad, era la de mejor rendimiento, tanto por su robustez en lo que respecta a los procesos de fabricación de piensos como por sus notables efectos en la salud y el rendimiento de los animales. Además, su exclusiva forma microesférica HR+, fruto de un específico y sofisticado proceso de producción patentado, le permite resistir altas temperaturas, hasta 92°C (Figura 1). La especificidad de esta alta resistencia proviene de la gestión de los parámetros de producción: una cepa robusta intrínsecamente más resistente al calor combinada con una estructura específica (baja porosidad) que permitió alcanzar una muy buena resistencia durante el peletizado sin ningún recubrimiento adicional.
Prueba del modelo de ecuación
La ecuación de modelización, obtenida durante la investigación preliminar sobre la línea piloto de granulación, se comparó luego con una serie de pruebas realizadas a nivel de fábrica (figura 2), con más de 60 pruebas en fábricas de piensos industriales clave de todo el mundo. El valor de la correlación muestra que el modelo estima correctamente el comportamiento de la levadura viva en condiciones industriales en más del 86%. Estos resultados muestran la exactitud de los modelos de predicción establecidos con la herramienta piloto. Por supuesto, también deben mejorarse ampliando el área experimental estudiada, para identificar el 14% de la información que falta. Estos modelos tienen en cuenta los parámetros principales, pero las sutilezas como los parámetros de la unidad de inyección de vapor y la composición de la alimentación, por ejemplo, no se consideran plenamente y deben investigarse. Una parte del programa de investigación y desarrollo en curso tiene por objeto enriquecer este modelo con nuevas pruebas piloto e industriales.
Figura 2 – Comparación entre la reducción logarítmica predicha por el modelo y la observada en las plantas de alimentación.
Uso a medida en la fábrica de piensos
Conocer el comportamiento de la levadura viva en condiciones de granulación es una cosa, pero también es importante educar a los fabricantes de piensos sobre cómo utilizar el producto en todas las etapas anteriores de la fábrica de piensos. Sólo así se puede asegurar una eficacia óptima de la levadura viva en los animales. El asesoramiento sobre el uso de probióticos debe basarse en las condiciones y procesos específicos de la fábrica de piensos, como las condiciones específicas de peletización (temperatura, humedad, etc.). Como hemos visto, las investigaciones realizadas a lo largo de varios años, así como el mejoramiento general de los conocimientos relacionados con las condiciones de granulación, han permitido elaborar modelos predictivos precisos para la resistencia de las levaduras vivas en esos difíciles procesos. Hoy en día, estos modelos permiten crear herramientas valiosas en el apoyo mundial que se presta a los fabricantes de piensos. Esta estrategia científica, que combina la metodología de diseño experimental y la selección de una herramienta piloto conveniente, muestra el gran interés por la innovación incremental aplicada a la resistencia a los probióticos a lo largo del proceso de fabricación de piensos.
* Actisaf® Sc 47 HR+
