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Artículo recibido 22 de agosto de 2023
Publicado 25 de septiembre de 2023
Suplementos dietarios con impacto en nutrición y sanidad para la
industria avícola
Apella, María C.
1
, Babot, Jaime D.
1
, Argañaraz Martínez, Fernando E.
2
, Perez Chaia,
Adriana B.
1,2
1
Centro de Referencia para Lactobacilos (CERELA-CCT CONICET NOA Sur), Batalla de
Chacabuco 145, T4000ILC-San Miguel de Tucumán, Tucumán, Argentina;
2
Facultad de
Bioquímica, Química y Farmacia-UNT, Batalla de Ayacucho 449, T4000INJ-San Miguel de
Tucumán, Tucumán, Argentina.
mapella@cerela.org.ar, jbabot@cerela.org.ar, eloy.arganarazmartinez@fbqf.unt.edu.ar,
apchaia@cerela.org.ar
ORCID María Cristina Apella 0000-0002-9148-5773
ORCID Jaime Daniel Babot 0000-0001-9821-977X
ORCID Eloy Agañaraz Martínez 0000-0003-3546-9696
ORCID Adriana Perez Chaia 0000-0003-0281-0923
Resumen
La industria avícola proporciona una fracción significativa de componentes a la dieta
humana. Durante décadas, se han utilizado dosis subterapéuticas de antibióticos para
controlar el desarrollo microbiano intestinal, prevenir enfermedades infecciosas, y
lograr el rápido crecimiento de los animales. En vista de que su uso está prohibido en
2
muchos países, incluyendo a Argentina, se han buscado distintas alternativas. Esto
impulsó el desarrollo de suplementos probióticos multifuncionales, prebióticos y su
combinación (sinbióticos). Nuestro grupo de investigación ha aislado numerosas cepas
de bacterias lácticas y microorganismos relacionados, las cuales fueron estudiadas
exhaustivamente in vitro e in vivo en bioterio o a campo. Las numerosas propiedades
benéficas de estas cepas indican alta probabilidad de éxito en su aplicación a escala de
producción. Nuestro grupo también ha avanzado en el estudio de suplementos
prebióticos y sinbióticos con resultados prometedores en ensayos a campo. Por otro
lado, en nuestro laboratorio se está analizando la microencapsulación de cepas
probióticas para garantizar su supervivencia y así aumentar su efectividad. Además,
algunas de las actividades beneficiosas para el hospedador no requieren que los
microorganismos se encuentren viables (posbióticos), lo que abre nuevas posibilidades
de suplementos dietarios para la industria avícola en nuestro país.
Palabras Claves: probióticos, prebióticos, sinbióticos, nutrición, sanidad, aves
Abstract
Dietary supplements with an impact on nutrition and health for the poultry industry
The poultry industry provides a significant fraction of components to the human diet.
For decades, subtherapeutic doses of antibiotics have been used to control intestinal
microbial development, prevent infectious diseases, and achieve rapid growth in
animals. Given that their use is prohibited in many countries, including Argentina,
alternatives to their use have been sought. This has boosted the development of
multifunctional probiotic supplements, prebiotics, and their combination (synbiotics).
Our research group has isolated several strains of lactic acid bacteria and related genera,
which were thoroughly studied both in vitro and in vivo in biotherium or in the field.
The numerous beneficial properties of these strains indicate high probability of success
in their application at production scale. Our group has also studied prebiotic and
synbiotic supplements with promising results in field trials. On the other hand, the
microencapsulation of probiotic bacteria to guarantee their survival and thus increase
3
their effectivity is also being studied in our group. Moreover, some beneficial activities
for the host do not require viable microorganisms (posbiotics), which opens up new
possibilities for the poultry industry in our country.
Keywords: probiotics, prebiotics, synbiotics, nutrition, health, poultry
ESTADO ACTUAL DE LA INDUSTRIA AVÍCOLA
Las aves de corral proporcionan una fracción significativa de componentes a la
dieta humana a través del consumo de su carne y huevos. La carne aviar es valorada
como una de las más nutritivas y saludables por su riqueza en proteínas, vitaminas y
nutrientes y por su bajo contenido graso, mientras que el huevo es rico en proteínas de
elevada calidad nutricional y de fácil digestibilidad, y además aporta cantidades
significativas de vitaminas y minerales como hierro, calcio, fósforo, zinc, entre otros. La
explotación avícola, incluyendo tanto a grandes establecimientos como a pequeñas
granjas familiares, utiliza menos recursos (alimento, agua, tierras), y origina menor
cantidad de desechos y degradación del suelo, comparada con otros sistemas de
producción de carnes. Por otra parte, produce menor cantidad de CO
2
y no genera CH
4
,
siendo así de bajo impacto ambiental [1].
La producción de carne aviar y huevos a nivel nacional ha incrementado en
forma constante en los últimos años, y es esperable que esta tendencia continúe
primordialmente por el crecimiento acelerado de la población y por su preferencia a
ingerir productos de menor costo y con alto valor nutricional. Argentina mantiene un
espacio importante en el mercado internacional ocupando el octavo lugar como
productor y décimo como exportador, con un consumo interno estimado de 45,7 kg
carne/cápita/año y 310 huevos/cápita/año [2].
Las innovaciones tecnológicas y mejoras en la eficacia productiva han
convertido a la industria avícola moderna en la de mayor crecimiento de los últimos 60
años. Los logros se deben esencialmente al perfeccionamiento tecnológico basado en
cuatro aspectos, representados en la Figura 1. La selección de la línea genética del ave
permitió optimizar los parámetros de producción y la conformación de la carcasa,
4
mientras el control ambiental mejoró las condiciones de cría, fundamentalmente a
través de la protección frente a predadores y otros animales que podrían ser
transmisores de bacterias patógenas o virus. La implementación de estrictas normas
de bioseguridad, sumado al desarrollo de vacunas, nuevos tratamientos terapéuticos
y al surgimiento de empresas reproductoras que proveen al mercado de un stock de
aves libres de los principales patógenos de transmisión vertical, mejoró el aspecto
sanitario de los animales. Finalmente, el desarrollo de aditivos para dietas potenció
una nutrición óptima para cada etapa de la cría animal, aumentando la eficacia
productiva. Estas dimensiones son interdependientes por lo que, si cualquiera de ellas
no alcanza su nivel óptimo, el rendimiento productivo puede ser desfavorable.
Figura 1. Factores que limitan el crecimiento y la calidad del pollo de engorde
Durante décadas los establecimientos de cría animal utilizaron antibióticos
promotores de crecimiento (APC) en dosis subterapéuticas para controlar el
sobrecrecimiento microbiano intestinal y favorecer el rápido desarrollo corporal de los
animales de consumo humano. Sin embargo, esta práctica condujo a la selección de
microorganismos portadores de genes de resistencias a antibióticos y a la propagación
de resistencias en las granjas avícolas, con el consecuente riesgo de transferencia al
hombre, lo que puede conducir a serios problemas de salud pública. Esta práctica está
actualmente prohibida en muchos países. En Argentina, con la sanción de la Ley 27.680
de Prevención y Control de la Resistencia a los Antimicrobianos, publicada el 24 de
agosto de 2022, queda establecido por su Artículo 18: “se eliminará gradualmente el uso
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de antimicrobianos como promotores de crecimiento en animales para consumo
humano. El SENASA, organismo descentralizado del Ministerio de Agricultura,
Ganadería y Pesca de la Nación, será el responsable de elaborar y mantener actualizada
la lista de antimicrobianos prohibidos para este uso, definiendo los plazos para tal fin”.
ESTRATEGIAS PARA LA ELIMINACIÓN DE LOS ANTIBIÓTICOS
PROMOTORES DE CRECIMIENTO
Aun antes de la puesta en vigencia de la prohibición de los APC en Argentina,
e igualmente a nivel global, la industria avícola incursionó en diferentes estrategias que
permitieran la eliminación de los APC durante la producción animal. Gran parte de las
tecnologías desarrolladas y adoptadas por las granjas de cría intensiva, se relacionan con
el mayor aprovechamiento de los nutrientes por el animal. Con este objetivo,
actualmente se recomienda utilizar diferentes aditivos alimentarios, como las enzimas
microbianas exógenas (fitasas, proteasas, amilasas, glicosidasas, -galactosidasa) que
mejoran la digestión y aprovechamiento de los piensos y, en algunas dietas, se ensaya la
sustitución parcial de algunos ingredientes dietarios por otros más fácilmente digeribles
o de mayor absorción (aminoácidos, hidrolizados proteicos) y distintas formas de
administración de minerales con mayor absorción intestinal. Este tipo de dietas
modificadas cumple varias funciones. En parte, llevan a reducir en el intestino la
cantidad de nutrientes no digeridos totalmente y minerales no absorbidos, lo que
disminuye la probabilidad de sobrecrecimiento intestinal de patógenos oportunistas. Por
otra parte, al disminuir el contenido de materia orgánica no digerida en las heces, se
facilita la disposición de los desechos producidos durante la cría intensiva y disminuye
la contaminación ambiental. Finalmente, el mayor aprovechamiento de los nutrientes
por el animal lleva a mejorar la nutrición de las aves y, consecuentemente, aumenta la
calidad nutricional de la carne y los huevos para consumo humano. Sin embargo, a
pesar de las grandes innovaciones que aplica la industria avícola para aumentar la
producción y el valor nutricional de sus productos, no ha logrado aún reemplazos
totalmente satisfactorios de los APC y continúa en la búsqueda de alternativas que
permitan una alta producción, sin incrementar los costos y evitar daños al ambiente.
Entre las estrategias más antiguas para limitar el desarrollo de
microorganismos patógenos, podemos citar el uso de ácidos orgánicos incluidos en el
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agua de bebida. La administración de acidificantes a pollos de engorde se puede utilizar
para evitar la proliferación de patógenos en las horas previas al sacrificio del animal, en
cambio no parece efectivo como práctica preventiva durante la crianza, ya que afecta
por igual a bacterias patógenas e inocuas.
Otra estrategia disponible para el control dietario de la microbiota intestinal es
la administración de prebióticos. Estos se definen actualmente como sustratos utilizados
selectivamente por bacterias lácticas, bifidobacterias y algunos otros microorganismos
que poseen enzimas necesarias capaces de metabolizarlos [3]. Ellos favorecen bacterias
productoras de ácidos orgánicos que reducen las infecciones aviares, mejoran la
densidad ósea, y la calidad del huevo. Se han atribuido propiedades prebióticas a un
gran número de componentes alimenticios, principalmente oligosacáridos y
polisacáridos. Hasta hace unos años, inulina, extractos de pared celular de levadura,
lactulosa y galactooligosacáridos (GOS) se reconocían para aves. Sin embargo, nuestro
grupo ha demostrado la función prebiótica de una mezcla de oligofructosa y melaza
(sacarosa, glucosa, fructosa) como coadyuvante suministrada a gallinas ponedoras [4].
Otra de las opciones, conceptualmente optimista, ha sido el uso de
microorganismos probióticos como suplementos dietarios. Ellos son microorganismos
viables, identificados a nivel de género y especie, y en lo posible a nivel de cepa, que
ejercen efectos benéficos en el hospedador cuando se administran en cantidad adecuada
(dosis). Esta descripción simplificada genera varios interrogantes, tales como: cuál sería
el género y especie que se debería utilizar, su origen, dosis sugerida, forma de
administración, y los efectos benéficos que serían de mayor interés. La falta de
definición en estos aspectos, ha llevado a utilizar en aves a microorganismos aislados
del intestino de otros animales y de humanos, que no se adaptan adecuadamente al
hospedador en el que se pretenden utilizar y, como consecuencia, no cumplen la función
esperada o no son estables. El objetivo de utilizar probióticos es también muy variable y
crea expectativas que no siempre se cumplen, tales como esperar una mayor eficiencia
alimenticia utilizando un solo tipo de probiótico para contribuir a la digestión de dietas
complejas. El momento en el que se debe iniciar la administración de probióticos o
cómo influirían estos en el aprovechamiento de los alimentos, tampoco está definido,
aunque las aves reciben dietas con diferente composición porcentual de nutrientes
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dependiendo de la etapa de desarrollo. Por último, en cada suplemento dietario que
contiene probióticos, estos deben conservar su viabilidad durante el proceso de
elaboración y posterior almacenamiento, y aún deben mantenerse viables y
funcionalmente activos en el hospedador para ejercer el efecto deseado. Sin tener en
cuenta estas condiciones, ningún suplemento probiótico sería efectivo. En este sentido,
propiedades generales, fisiológicas, funcionales y tecnológicas son los criterios
sugeridos para la evaluación y selección de nuevas cepas potencialmente probióticas
(Tabla 1). Asimismo, se debe valorar la eficacia del suplemento en el hospedador.
Tabla 1. Criterios de selección
Generales
Inocuidad (GRAS, Generally Regarded as Safe, EEUU; QPS,
Qualified Presumption of Safe, UE)
Origen preferentemente autóctono
Identificación fenotípica y genotípica de género, especie, cepa
Ausencia de resistencia a antibióticos adquirida y ausencia de
factores de virulencia
Estabilidad genética
Fisiológicos
Resistencia a las condiciones del tracto gastrointestinal (tolerancia
a acidez, sales biliares, enzimas digestivas)
Capacidad de crecimiento y permanencia en el ecosistema
intestinal
Adherencia a células epiteliales y/o mucus
Funcionales
Modulación de actividades metabólicas
Actividad antimicrobiana
Exclusión competitiva de patógenos
Estimulación de la respuesta inmune
Otras propiedades de interés
Tecnológicos
Viabilidad y estabilidad funcional bajo las condiciones del
procesamiento industrial y almacenamiento
Eficacia
Efectos benéficos demostrados in vivo
La mayoría de los cultivos probióticos comerciales contienen lactobacilos,
enterococos, bifidobacterias, algunas especies del género Bacillus, y levaduras, como
monocultivos o cultivos mixtos, aunque en muchos casos, no existe una descripción
completa de la función que cumple cada especie en la combinación ofrecida [5]. Al
presente, nuestro grupo de investigación ha logrado aislar e identificar por métodos
bioquímicos y de la biología molecular, a microorganismos de varios géneros a partir de
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buche, intestino delgado y grueso de aves de corral de diferentes edades. Es interesante
mencionar al género Acidipropionibacterium, particularmente a la especie A.
acidipropionici, que se encuentra presente en gallinas en etapa productiva, pero no se
aisló hasta ahora en pollos parrilleros [6]. A diferencia de las bacterias lácticas y
bifidobacterias, las propionibacterias no producen ácido láctico, y en cambio lo
consumen generando ácidos acético y propiónico como productos de su metabolismo.
Ambos ácidos tienen capacidad para inhibir microorganismos patógenos en la luz
intestinal; mientras el ácido propiónico, al igual que el ácido butírico producido por
algunos géneros habitantes normales del intestino, estimula la producción de mucus
intestinal al ser absorbidos en el intestino grueso.
Las propiedades de cada microorganismo aislado en nuestro laboratorio, fueron
exhaustivamente investigadas mediante ensayos in vitro, y ensayos in vivo en bioterio o
a campo. Entre estas propiedades, se destaca la contribución a la digestión de alimentos
por acción de enzimas digestivas in situ como proteasas de bacterias lácticas [7] y fitasas
[8], captura y depuración de lectinas dietarias citotóxicas (lectina de trigo, WGA; lectina
de soja, SBA [9]), refuerzo de la barrera intestinal por adhesión a epitelio y estimulación
de la producción de mucus [10], competición/desplazamiento de patógenos del epitelio
intestinal, producción de compuestos con actividad antimicrobiana (bacteriocinas [11] y
[12], ácidos orgánicos [13]) o antioxidante (péptidos bioactivos derivados de alimentos
[7]).
Sobre la base de las propiedades de los microorganismos mencionados
previamente, es posible conformar suplementos multifuncionales constituidos por varios
microorganismos viables, compatibles entre sí, y que aporten diferentes propiedades
funcionales.
Con respecto a las lectinas dietarias citotóxicas, estas son bastante resistentes a
los procesos de inactivación térmica y a la digestión gastrointestinal, por lo que las
dietas avícolas contienen cantidades residuales de estas glicoproteínas, que llegan
intactas al intestino. Su unión a carbohidratos expresados en la superficie de los
enterocitos, causa acortamiento de las microvellosidades, inhibición de enzimas
digestivas del ribete en cepillo y citotoxicidad. En nuestro laboratorio, demostramos que
una combinación de cepas de Bifidobacterium, Enterococcus, Ligilactobacillus y
9
Acidipropionibacterium, seleccionadas por que expresan en su superficie los
carbohidratos complementarios de estas lectinas, protegen a las células epiteliales de la
citotoxicidad causada por una combinación de SBA, WGA y Con A in vitro [9] e in
vivo [14]. La mezcla de bacterias administrada en pollitos BB desde el nacimiento hasta
los 21 días de vida, aumentó la actividad de varias enzimas digestivas y el marcador de
maduración intestinal fosfatasa alcalina en aves alimentadas con una dieta
convencional. Además, contrarrestó parcialmente los efectos nocivos del aumento del
contenido de SBA, así como los efectos negativos de utilizar trigo como reemplazo
parcial de maíz, sobre la actividad de las enzimas digestivas y la integridad de la
mucosa intestinal. Los resultados destacan la capacidad de las mezclas bacterianas
multifuncionales para proteger el sistema digestivo de las aves contra lectinas dietarias
residuales.
En el contexto del uso de prebióticos, nuestro grupo ha demostrado la función
prebiótica de una mezcla de oligofructosa y melaza en la dieta de gallinas ponedoras
[4]. La combinación de ambos componentes, administrados en igual proporción en la
dieta, no afectó la salud de los animales y favoreció el desarrollo de los géneros
bacterianos productores de ácido láctico y SCFA en el intestino. No indujo daños en el
tejido intestinal, pero sí un aumento en la longitud de las microvellosidades en la
superficie apical de las células epiteliales. En consecuencia, favoreció la absorción de
minerales y condujo posteriormente a un mejor contenido de calcio en la porción
comestible de los huevos y sus cáscaras, y de hierro en los huevos y los músculos. Esta
modificación de la dieta podría ser útil para mejorar el contenido mineral de los
productos avícolas y, por lo tanto, la nutrición humana. Además, diversificar el uso de
la melaza en avicultura puede ser una estrategia para agregar valor a este subproducto, y
reducir el impacto ambiental de su potencial descarte.
Por otra parte, comparamos el uso de prebióticos y combinaciones sinbióticas,
evaluando la administración a pollitos BB en una granja de producción, de un
suplemento probiótico multicepa (cepas de bacterias lácticas y propionibacterias) y uno
sinbiótico (adición de oligofructosa con función prebiótica), desde la eclosión hasta la
faena (42 días de vida). Las aves que recibieron cualquiera de estos suplementos
mostraron un estado saludable sin mortalidad, incremento significativo del perímetro
10
corporal y de la conversión alimenticia. Se favoreció el equilibrio normal de la
microbiota intestinal con incremento de los géneros productores de los ácidos que
inhiben el desarrollo de patógenos y causan pérdida de su viabilidad. En consecuencia,
no se evidenció presencia de microorganismos patogénicos en el intestino ni tampoco
translocación de microbiota autóctona en órganos externos como hígado y bazo.
Además, se detectó un aumento del contenido de proteínas en la carne aviar lo cual
añade valor nutricional a uno de los productos cárnicos de mayor consumo por la
población de nuestro país. En conclusión, los resultados obtenidos constituyen un
desafío para generar alternativas naturales eficientes para la cría de aves de corral con
impacto favorable sobre sanidad, nutrición y producción.
TECNOLOGÍAS DE PRODUCCIÓN
La eficiencia de suplementos probióticos depende en gran medida de las
tecnologías de producción y conservación de los cultivos, de la sobrevida en la matriz
utilizada para vehiculizar las bacterias hasta el intestino del hospedador y del método de
almacenamiento de los productos.
El estrés producido por el congelamiento, liofilización o secado por aspersión de
suspensiones de diferentes cultivos provoca daños que van desde un leve aumento de la
permeabilidad celular hasta daños estructurales irreversibles que conducen a la pérdida
de viabilidad de los microorganismos. Dado que estos aspectos tecnológicos resultan
críticos en la administración posterior de los probióticos, los medios de cultivo, métodos
de conservación de los microorganismos, y los productos comerciales que se elaboren
con ellos, deben ser especialmente desarrollados con el objetivo de preservar las
estructuras superficiales responsables de la actividad metabólica, viabilidad y
funcionalidad de los cultivos.
Una forma de proteger a los microorganismos del estrés tecnológico e intestinal,
es la encapsulación en matrices poliméricas. En este sentido, nuestro grupo ha avanzado
en el uso de aislado de proteína de soja (SPI) y alginato por diferentes metodologías
para la encapsulación de lactobacilos de origen aviar. En una publicación reciente [15]
se utilizó como microorganismo modelo la cepa Ligilactobacillus salivarius CRL 2217,
11
con capacidad de ligar a WGA en su superficie y proteger a las células epiteliales
intestinales de la citotoxicidad de esta glicoproteína. Se investigó la viabilidad de la
bacteria luego de someter a las microcápsulas a una digestión gastrointestinal simulada,
y se verificó que su liberación ocurre al alcanzar las condiciones imperantes en el
intestino aviar. Las bacterias recuperadas después de la digestión completa conservaban
la capacidad de ligar WGA. Este trabajo es punto de inicio para el diseño de
suplementos probióticos para aves de corral que incluyan bacterias susceptibles a la
digestión gastrointestinal.
Además, algunas de las actividades beneficiosas para el hospedador no requieren
que los microorganismos seleccionados se encuentren viables. Esto ha dado lugar al
desarrollo de diferentes tecnologías para la obtención de posbióticos. La declaración de
consenso de la Asociación Científica Internacional de Probióticos y Prebióticos define a
los posbióticos como “preparaciones de microorganismos inanimados y/o sus
componentes, que confieren un beneficio a la salud del hospedador” [16]. Los
microorganismos usados pueden o no ser probióticos, y las preparaciones pueden o no
incluir los metabolitos producidos por el microorganismo durante su desarrollo. Este
concepto, abre nuevas posibilidades para el diseño y uso de suplementos dietarios para
la industria avícola en nuestro país.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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