Conocer más sobre los factores de elección de ácidos orgánicos en dietas para lechones

El uso de ácidos orgánicos en porcicultura no representa una nueva tecnología. De hecho, se sabe hace tiempo que los lechones tienen dificultad para digerir dietas que contengan proteínas de origen vegetal, principalmente por insuficiente acidificación estomacal. Sin embargo, no se puede afirmar que esta hipoclorhidria caracterice falta de madurez del tracto digestivo, ya que los lechones y las cerdas han evolucionado en conjunto durante millones de años y su tracto digestivo está perfectamente adaptado a la digestión de la leche de la cerda. En la naturaleza, el destete es un proceso lento y gradual, pero con el desarrollo de la cría industrial surgieron las fechas y horarios fijos para el destete, por motivos puramente económicos. Con el pasar del tiempo, la edad al destete se ha reducido drásticamente y los veterinarios y nutricionistas se enfrentan a una serie de trastornos nutricionales. Los efectos adversos del destete precoz fueron tan significativos que se pudo observar un movimiento en el sentido contrario.

A continuación, se destacan los diferentes aspectos del uso de ácidos orgánicos en las dietas, durante y después del destete.

Evolución tecnológica

Los ácidos orgánicos son sustancias ampliamente difundidas en la naturaleza, formando parte de los tejidos de plantas y animales. También se forman por la fermentación de carbohidratos, principalmente por fermentación microbiana en el intestino grueso. Entre todas las dietas utilizadas en porcicultura, la dieta de los lechones es la más compleja, no solamente en lo que se refiere al número de ingredientes, sino también al número de parámetros, que no siempre están muy claros. La calidad de los ingredientes tiene un gran impacto sobre el desempeño de los lechones. El mismo ingrediente con diferentes procesos de producción industrial puede afectar significativamente el desempeño. Un ejemplo serían los productos lácteos: diferentes procesos de secado del suero de la leche pueden redundar en un desempeño muy inferior al deseado. La tecnología del uso de ácidos orgánicos es bien conocida y ellos representan una importante herramienta para obtener un desempeño óptimo.

Con el pasar del tiempo, los ácidos orgánicos se han estudiado cada vez más en sus diferentes aspectos. Inicialmente, se usaron de forma sencilla y en dosis altas, para cumplir su rol. Esto era posible porque algunos ácidos eran producidos en grandes cantidades y se identificó que la nutrición animal podía ser una aplicación para dar salida a las grandes cantidades disponibles de estos productos.

Paralelamente, durante ese periodo, las sales de los ácidos (principalmente las de calcio) también fueron objeto de estudio. Posteriormente, con el uso del ácido fosfórico, el único ácido inorgánico permitido para uso en nutrición animal, se introdujeron mezclas de ácidos, con menor inclusión y precios más atractivos. Las tablas comparativas entre los ácidos, con parámetros físicos y químicos, eran las fuentes de referencia para seleccionar los ‘mejores’ ácidos orgánicos.

Las leyes de disociación pKa x pH del medio también ganaron preponderancia. Se sugirieron pruebas ‘in vitro’ para encontrar una forma de compararlos, inclusive en lo referente a sus dosis. Posteriormente, se comprobó que esas pruebas no eran útiles porque la dinámica de los ácidos en el tracto digestivo juega un rol importante en su eficacia. En el tracto digestivo, los ácidos orgánicos son absorbidos, y con ello se reduce la importancia de las pruebas in vitro. La comprensión del uso como agente de reducción del pH estomacal y su acción antimicrobiana en las porciones más distales del intestino han quedado claras, por lo cual, no se puede esperar que ningún ácido por sí solo actúe fuertemente en todas las categorías y, por ese motivo, se le considere el ‘mejor’ de todos los ácidos. Una vez más, las pruebas in vivo eran promisoras, e indicaron la necesidad del uso de tecnologías para que los ácidos orgánicos lleguen a las porciones más distales del tracto digestivo y actúen como agentes antimicrobianos.

Actualmente, recubiertos con película de grasa, los ácidos orgánicos llegan a las porciones más distales. Después de la acción de la lipasa, los ácidos orgánicos se liberan, en cantidades adecuadas. El surgimiento de nuevos ácidos orgánicos ha indicado la necesidad de contar con nuevos métodos para comparar los ácidos orgánicos, ya que algunos pueden ser insolubles en agua. Esto nos recuerda otros conceptos sobre las propiedades ácidas (Brönsted- Lowry y Lewis), que no solamente el concepto tradicional de Arrhenius se aplica a los ácidos solubles en agua. En este contexto, la presión ejercida por los consumidores en algunos mercados para la retirada de los antibióticos promotores del crecimiento refuerza la necesidad de buscar soluciones naturales para controlar y mantener el equilibrio de la flora intestinal.

Entre las soluciones disponibles en este momento, los ácidos orgánicos representan, no solamente la más prometedora, sino también la más concreta, pese a que la CIM (concentración inhibitoria mínima) no sea completamente satisfactoria.  

Nuevas tecnologías pueden y deben surgir para garantizar CIMs comparables a los promotores del crecimiento.

Contribuciones en dietas para porcinos

Los ácidos orgánicos utilizados en nutrición animal normalmente contienen entre 1 y 7 carbonos, y se les pueden atribuir una serie de roles y contribuciones. Evidentemente, no todos los ácidos poseen las mismas propiedades. Algunas son preponderantes en ciertos ácidos, pero pueden estar ausentes en otros. Por lo tanto, no existe el ácido ‘perfecto’. Se puede esperar que un ácido presente una acción preponderante o principal, además de uno o más efectos secundarios.

Relación entre las contribuciones que un ácido orgánico puede aportar

• Reducción del pH estomacal; 
• Reducción del tiempo de tránsito intestinal;
• Aumento de la secreción de enzimas pancreáticas;
• Modificación de la microflora intestinal – agente antimicrobiano; 
• Reducción de la capacidad amortiguadora (buffering) del alimento balanceado;
• Metabolismo intermediario – como fuente de energía;
• Mejora del desempeño – en dietas post destete y de engorde;
• Reducción de pH urinario;
• Agente quelante;
• Fuente de energía de la pared celular intestinal;

Fuente: (Walsh, M.C. et al, 2004, modificada)

pKa y pH del medio (leyes de disociación)

Las diferencias entre el pH del medio y el pKa del ácido orgánico rigen la proporción del ácido orgánico que estará en la forma no disociada. El pKa de un ácido se define como el nivel de pH en cual el ácido está en un 50% en su forma disociada y en un 50% en su forma no disociada. Un ácido orgánico posee poder antimicrobiano cuando se encuentra en su forma no disociada. En esta forma no disociada, el ácido orgánico puede atravesar las paredes de las bacterias y hongos. Por lo tanto, cuanto más bajo el valor de pKa del ácido orgánico, mayor será su efecto como reductor del pH estomacal y menor será su efecto antimicrobiano en las porciones más distales, durante su tránsito por el tracto digestivo. Sin embargo, el pKa de los ácidos orgánicos es solamente uno de los parámetros para la selección de un ácido.

Entre todas las acciones atribuidas a los ácidos, se destacan aquí las dos que son más comunes a todos ellos: la reducción de la capacidad amortiguadora (buffering) del alimento balanceado y las propiedades antimicrobianas.

Parece no tener mucho valor la adición de un ácido orgánico a la dieta para contrarrestar el efecto del carbonato de calcio. Sería más sensato usar una fuente más adecuada de calcio y priorizar el uso del ácido orgánico para otras funciones.

También es muy importante conocer las fuentes de proteínas. Por ejemplo, el plasma es una buena fuente de proteína, a la cual se le atribuyen muchas ventajas nutricionales adicionales, gracias a la presencia de proteínas funcionales, pese a que su BValue sea alto. Lo mismo se aplica a las proteínas de la leche que son auto acidificantes debido al contenido de lactosa que se transforma en ácido láctico. Es irónico pensar, entonces, que se puede tener una dieta con alto nivel de BValue, pero que, siendo rica en plasma y productos lácteos obtiene un excelente desempeño, comparada con una dieta con bajo nivel de BValue y rica en ácidos orgánicos, pero que también incluya harina de soja y carbonato de calcio. Esto corrobora la idea que este parámetro tiene su importancia, pero también tiene sus limitaciones.

Efecto Antimicrobiano

Como se ha mencionado anteriormente, cuando se empezaron a usar los ácidos orgánicos, se trató de establecer una jerarquía sobre su potencial para el control microbiano mediante pruebas en placas de Petri. Dado que este método no considera el metabolismo y la dinámica en el tracto digestivo, estas pruebas sobre el nivel de disociación a los cambios graduales del pH no necesariamente reproducen los mismos resultados positivos encontrados en las pruebas de campo.  

Se trató de establecer como primer paso una jerarquía entre pH ácido y alcalino, pero falta la dinámica de absorción del ácido y la consiguiente reducción de la concentración de ácidos en el alimento digerido.

Además, el método con las placas de Petri no incluyó una población de microorganismos, sino que utilizó un único microorganismo, generalmente E. coli o Salmonella spp. Walsh (2004) cita dos casos: en el 2003, Mroz presentó una revisión con la siguiente secuencia de ácidos orgánicos como potencialmente ‘letales’ para los coliformes – ácido propiónico menos que ácido fórmico <butírico <láctico <fumárico <benzoico.

Este autor también menciona que, en 2001, Jensen et al. demostraron la siguiente secuencia para el control de Salmonella typhimurium con pH 4 en el jugo gástrico: ácido acético <fórmico <propiónico <láctico <sórbico <benzoico.

Una prueba más extensa y compleja fue propuesta por Knarreborg et al., en 2002, que cambió completamente la jerarquía de acción antimicrobiana de la época. Este estudio evaluó el comportamiento de poblaciones de bacterias frente a diferentes ácidos orgánicos. La simulación proponía y presentaba una reproducción más fidedigna de la dinámica presente en el tracto digestivo, utilizando diferentes niveles de pH y medios de cultivo, así como también condiciones anaeróbicas.

Las pruebas in vivo son más adecuadas, pero no deben registrar solamente el desempeño, sino incluir también una serie de parámetros sobre la dinámica de la población de la microbiota. Con el aumento de restricciones para el uso de los promotores de crecimiento, estos estudios deben mejorar, para aproximarse más a la realidad, de forma que se pueda comprender la dinámica de la microbiota.

La elección de un ácido

No se pueden separar completamente cada una de las acciones y contribuciones de los ácidos orgánicos. El resultado final apenas representa la suma de las diversas acciones (acción sobre la microbiota, desempeño y capacidad amortiguadora), para luego evaluar qué es lo más importante para seleccionar el ácido que se utilizará. Gheler et al. (2005) realizaron un estudio comparativo entre dosis crecientes de ácido benzoico (0.25%, 0.50%, 0.75% en dietas hasta los 70 días), comparando con un control negativo y otro positivo con ácido fumárico (2%, 1.5%, 1% en las dietas fase 1, 2 y 3, respectivamente). El estudio se hizo en las instalaciones experimentales de la Universidad de San Pablo, campus de Pirassununga. Los resultados se indican en la Tabla 2.

Con base en la composición de las dietas y en la tabla de valores BValue (pH 5), determinados por la dilución de los ingredientes y los ácidos orgánicos en agua, se obtuvieron los valores medios que se presentan en la Tabla 3. El ácido fumárico presentó un gran efecto en la reducción del pH estomacal, lo cual es excelente para mejorar la capacidad amortiguadora.

Resta entonces la pregunta: ¿Qué es más importante: el ajuste exacto y preciso de la capacidad amortiguadora de la dieta o el equilibrio microbiano aportado por estos ácidos? La Tabla 3 no da la respuesta, ya que los datos de desempeño indican claramente que el ácido benzoico en dosis del 0,5% es un ácido más adecuado, cuando se compara con el ácido fumárico.

La metodología para determinar la capacidad amortiguadora (buffer) aplicada a los ácidos orgánicos tiene un problema: los procedimientos analíticos indican la disolución de los ácidos en agua. Siendo el ácido benzoico insoluble en agua, el método no parece ser adecuado para la determinación de este parámetro.

El ácido benzoico en agua forma un sobrenadante y, por lo tanto, solamente parte de este ácido se disocia, con lo cual contribuye poco para reducir el pH de la solución. Además, el pH se determina a temperatura ambiente y el ácido benzoico se encuentra en forma líquida a una temperatura superior a los 100°C. Esa temperatura jamás se alcanza en el organismo del animal, pero es muy factible que se alcancen los 40°C, lo cual ya cambia significativamente el valor de pH, de 3.02 a 2.80 respectivamente. Es importante recalcar que el pH-metro está calibrado para 25°C, pero lo que se desea subrayar aquí es el movimiento descendiente de los valores.

Conclusión

Las revisiones y comparaciones anteriores entre los ácidos, de acuerdo con el criterio de capacidad amortiguadora (buffering) pueden conducir a conclusiones erróneas. La capacidad amortiguadora ha sido usada como criterio para la selección de ácidos orgánicos desde que comenzó el uso de estos ácidos, y ha llegado el momento de ampliar este punto de vista. El uso de mezclas de ácidos es común, pero su composición ha sido establecida mucho más de acuerdo con una meta de precio, que con una base técnica sólida. Dichas mezclas presentan valores variables de calcio y fósforo, lo cual indica que, lo que se presenta como ácido, en realidad, está presente como sal cálcica del ácido original. Las sales tienen una actividad antimicrobiana menor que los ácidos originales, y esto es más acentuado en el caso de las sales bivalentes, como las de calcio, porque no contienen hidrógeno para disociar en el citoplasma bacteriano.

Los resultados del experimento de Gehler, R.T. et al (2005) demuestran que la acción antimicrobiana ejercida por el ácido benzoico es mucho más importante que el efecto reductor de la capacidad amortiguadora de la dieta. Por lo tanto, se puede concluir que el uso exclusivo del ácido benzoico se vuelve económico en la medida que, con su uso, no es necesario utilizar mezclas de ácidos orgánicos, basados en sus funciones teóricamente reductoras de la capacidad amortiguadora y el pH estomacal.

Las funciones de acidificación estomacal y acción antimicrobiana en el intestino son diametralmente opuestas por las leyes de disociación. Las mezclas o blends de ácidos, con foco en la acidificación estomacal, tienen una posición muy bien establecida, pero se debe observar y analizar su composición para verificar si todos los ingredientes, de hecho, tienen este propósito. El uso de ácidos orgánicos como agentes antimicrobianos intestinales depende de la aplicación de tecnologías que garanticen la liberación de cantidades aceptables, en esta porción distal, tan importante en el tracto digestivo (pKa más alto). El nivel de insolubilidad es otra forma de garantizar que grandes cantidades de ácido lleguen a las porciones más distales del intestino, como sucede con el ácido benzoico.

También se sabe que algunos ácidos orgánicos pueden contribuir para restaurar y preservar la pared intestinal. Es necesario que surjan nuevas tecnologías para que los valores de CIM sean comparables a los promotores de crecimiento (APC).

Referencias

1. GALFI, P., NEOPRADY, S (1995). Acides organiques monocarboxyliques (2-6 carbones) dans la nutrition des porc  et  autres  espèces. Symposium International : Alimentation Aminale et Publique, Aciditifs sans Residu << Probiotiques – Prébiotiques – Parabiotiques >>
2. PLUSKE et al. (2001). Morphological and functional changes in the small intestine of newly-weaned pig. In : Gut Environment of Pigs, Nottingham University Press, UK, 1 -27.
3. MARION J. et al. (2002). Effects of weaning at 7 days of age and the level of energy intake on structural changes in the small intestine of piglets. Journées de Rechercche Porcine, 34: 89-95
4. Walsh, M.C., Peddireddi L. and Radcliffe J. S., (2004). Acidification of Nursery Diets and the Role of Diet Buffering Capacity. Purdue University
5. Kim, Y.Y et al, (2005). Acidifier as an Alternative Material to Antibiotics in Animal Feed , Asian-Aust. J. Anim. Sci. Vol 18, No 7: 1048-1060
6. Knarreborg A. et al, (2002). Establishment and application of an in vitro methodology to study the effects of organic acids on coliform and lactic acid bacteria in the proximal part of the gastrointestinal tract of piglet. Animal Feed Science and Technology 99 131-140
7. Gheler T.R., Araújo L.F., da Silva C.C., Gomes G.A., Prata M.F. , Gomide C.A. (2009). Use of benzoic acid for piglets. Rev.Bras. Zootec 38:2182- 2187.