Departamento de Investigación, Nutrición y Técnico de Aves, GRUPO NUTEC®

 Introducción:

Es bien sabido que los avances genéticos que se tienen en el sector avícola en los últimos años, en conjunto con el manejo, sanidad y nutrición de las aves han logrado mejorar la eficiencia alimenticia y acortar el tiempo de crecimiento en el caso del pollo de engorda, o implementar ciclos largos de producción con altas demandas de calidad de huevo al finalizar el ciclo, ya sea en reproductoras o aves comerciales.

La alta productividad que se exige a los animales, trae consigo una serie de problemas tales como: incremento en el estrés, lo cual puede producir daño a los órganos y tejidos, así como alteración del sistema inmune (Taverini et al., 2008), así mismo puede conllevar a problemas sanitarios, principalmente donde la densidad poblacional es mayor facilitando la distribución de agentes infecciosos; retos metabólicos, como son problemas de síndrome ascítico por alta exigencia de oxígeno en una masa muscular de rápido crecimiento.

Sumado a lo anterior, el desarrollo de enfermedades en los seres humanos por bacterias resistentes a los antibióticos provocó entre otras medidas la prohibición del uso de antibióticos como promotores de crecimiento (APC) en la industria animal, tal es el caso de la Unión Europea desde 2006;  a partir de ahí, la tendencia se ha generalizado alrededor del mundo.

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Por lo anterior, en esta revisión daremos un breve panorama sobre herramientas fitobióticas que nos ayuden a enfrentar de mejor manera lo antes mencionado.

Moléculas y extractos de plantas. ¿Qué son los fitobióticos?

Existe una gran variedad de plantas con propiedades multifuncionales benéficas, derivadas de sus componentes bioactivos. Las moléculas con actividad biológica de las plantas son principalmente metabolitos secundarios, como terpenoides (mono- y sesquiterpenos, esteroides, etc.), compuestos fenólicos (taninos), glicósidos y alcaloides (alcoholes, aldehídos, cetonas, ésteres, éteres, lactonas, etc.). Estos metabolitos secundarios suelen ser compuestos orgánicos que se forman como resultado de las principales rutas biosintéticas y metabólicas y se ha planteado que se producen principalmente como respuesta a las interacciones de la planta con el medio ambiente (Corradin, Orsini et al., 2018) ayudándolas a protegerse contra el estrés biótico y abiótico, incluidos patógenos, depredadores, luz UV, y sequías (Champagne and Boutry 2016; Huyghebaert et al., 2011).

Los compuestos bioactivos son los que, principalmente en forma de extractos, se han empleado a lo largo de la historia del hombre en múltiples aplicaciones. Su perfil y concentración dependerá de 1) factores biológicos (especie de la planta, localidad, y condiciones de cosecha), 2) manufactura (parte de la planta que se utilice, método de extracción, estabilización) y 3) condiciones de almacenamiento (luz, temperatura, oxígeno y tiempo) (Figura 1) (Huyghebaert et al., 2011), por lo que su correcta caracterización e identificación dentro de un extracto resulta esencial a la hora de encontrarles una aplicación en la industria.

Por todo lo anterior, los fitobióticos se han definido como compuestos bioactivos derivados de plantas que han demostrado tener un efecto positivo cuando son incorporados a las dietas de los animales, ya sea por mejorar la productividad a través de la optimización de las propiedades sensoriales del alimento, el mejoramiento de la digestibilidad y absorción de los nutrientes, tener actividades antimicrobianas para la eliminación de patógenos en el intestino y el favorecimiento del crecimiento de microorganismos benéficos, la modulación del sistema inmune y los procesos de inflamación, etc. (Rico et al., 2019).

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¿Cómo garantizar la efectividad de los extractos naturales?

La estabilidad y bioactividad de los fitobióticos puede verse comprometida por la temperatura, luz, metales, agua (humedad) y disponibilidad de oxígeno en los sistemas de producción (Turek y Stintzing 2013), esta reactividad de los fitobióticos representa un obstáculo para su aplicación directa y la incorporación en el alimento para animales. Por lo tanto, conservar su actividad biológica, minimizar su reactividad, y disminuir un posible impacto en las propiedades organolépticas en el alimento es indispensable para que los fitobióticos sean efectivos y constantes en su aplicación. Afortunadamente, hoy en día se utilizan diversas tecnologías para lograr dicho objetivo, una de ellas es la encapsulación usando diferentes compuestos para proteger a los principios activos, por ejemplo: gomas, carbohidratos, lípidos, proteínas, silicatos y carbonatos (Figura 2) (El Asbahani, Miladi et al., 2015). Esta técnica protege los fitobióticos y permite conservar su bioactividad frente a 1) la degradación y oxidación que se producen durante el procesamiento y almacenamiento de alimentos, 2) la segregación de ingredientes en el proceso de mezclado y 3) la reactividad con los nutrientes del propio alimento y con las condiciones en el intestino de los animales, permitiendo su liberación controlada en la región intestinal deseada (Stevanovic, Bosnjak-Neumuller et al., 2018).

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Mecanismos de acción y sus aplicaciones

Los mecanismos de acción de los fitobióticos son diversos, entre los cuales se incluyen: efectos moduladores del sistema inmune, antimicrobianos, antioxidantes y como moduladores del metabolismo. Estos efectos han sido estudiados en animales como modelos para la salud humana y también para mejorar la producción pecuaria.

La concentración de fitobióticos y sus metabolitos en la sangre y los tejidos es muy baja; sólo entre el 2% y el 15% de los compuestos fitobióticos pueden ser absorbidos en el intestino delgado. Una vez que el fitobiótico es ingerido, una fracción del compuesto llega a circulación sistémica y a esto le llamamos biodisponibilidad. La mayoría de los fitobióticos, especialmente los polifenoles, forman ésteres, glucósidos o polímeros y para su absorción en el intestino delgado, son hidrolizados en agliconas por enzimas intestinales (lactasa-floruro), (lactasa-florizina hidrolasa y β-glucosidasa) o enzimas microbianas. Los fitobióticos absorbidos son reconocidos como xenobióticos por el sistema de biotransformación y sufren modificaciones, como la metilación, la glucuronidación y sulfatación en los enterocitos y el hígado. Una vez que los fitobióticos o sus metabolitos se encuentran en sangre, llegan a los tejidos blancos donde tienen actividad. Los fitobióticos modificados son hidrosolubles y permiten su excreción en la orina (Kikusato, 2021).

Dentro de los diversos modos de acción de los fitobióticos (Figura 3), algunos estudios han postulado que:

  1. Actúan a nivel intestinal, estimulando la expresión de proteínas que son importantes para mantener la barrera intestinal. Por otro lado, los fitobióticos también actúan en la regulación de la expresión de proteínas inflamatorias.
  2. Modifican la microbiota intestinal: se ha planteado que los microorganismos metabolizan los fitobióticos en compuestos más simples, alterando su actividad metabólica. Además, podrían funcionar como prebióticos ya que favorecen el desarrollo de bacterias benéficas (Kikusato, 2021).
  3. Agentes antimicrobianos: se ha observado que ciertos aceites esenciales provocan daño en la envoltura viral, previniendo la infección en las células hospedadoras; además, se ha demostrado que son efectivos contra una gran variedad de organismos, incluyendo bacterias, virus, hongos, protozoarios, ácaros, larvas, insectos y moluscos (Bakkali et al., 2008).
  4. En el tracto gastrointestinal, promueven una mejora en la digestibilidad de los nutrientes. El incremento en la digestibilidad de los nutrientes puede estar explicado por incrementos en la salivación, secreción de bilis y de enzimas digestivas (Windisch et al., 2007); por ejemplo, se ha observado que la capsaicina puede potenciar las actividades de las enzimas pancreáticas e intestinales, además de aumentar la secreción de ácidos biliares (Puvača et al., 2015). Los fitobióticos en el tracto gastrointestinal, también estimulan la regeneración celular del intestino mejorando la capacidad de absorción de nutrientes. Estudios en aves de engorda suplementados con timol y carvacrol mejoran la altura de las vellosidades, la relación altura de la vellosidad y profundidad de las criptas, así como mejoras en la capa muscular del yeyuno e íleon (Upadahaya & Kim, 2017).
  5. Antioxidantes: se ha reportado que algunos fitobióticos contribuyen con la eliminación de especies reactivas a oxÍgeno (ROS) induciendo la expresión de enzimas antioxidantes. Se ha observado que algunas moléculas como la quercetina y el resveratrol activan la vía de Nrf2, induciendo la expresión de enzimas antioxidantes como la superóxido dismutasa, que ayudan a eliminar los ROS (Kikusato, 2021).

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FITOBIÓTICOS: Herramientas naturales para enfrentar los desafíos productivos en la industria avícola.I fitobioticos nutec 6Por lo tanto, los fitobióticos han demostrado promover la salud y productividad de las aves. Sin embargo, como revisamos en este trabajo, su efectividad radica en la concentración y biodisponibilidad dentro de las aves. Por lo anterior, resulta crucial contar con tecnologías para protegerlos de los procesos industriales de producción de alimentos y que garanticen su liberación en el tracto digestivo. Además, hay que enfocarse en monitorear la presencia del principio activo, pues de dicha concentración dependerá el resultado observado en los animales y obtener el beneficio de su uso de forma constante. Se resalta la necesidad de siempre estar a la vanguardia en el conocimiento científico y tecnológico, además de contar con laboratorios equipados y personal calificado, para poder adaptarse y satisfacer las demandas del mercado mundial en nutrición animal.

Como parte de la filosofía de GRUPO NUTEC® y con el objetivo de proporcionar productos de vanguardia en nutrición animal contamos con:

  • Laboratorio de análisis químico instrumental con equipamiento de última tecnología (UPLC® Ultra Performance Liquid Chromatography), el cual empleamos en la caracterización y formulación de nuestros productos de la línea GREEN SOLUTIONS®.
  • Investigación de vanguardia para el desarrollo y mejoramiento de aditivos naturales que se obtienen a partir de plantas seleccionadas estratégicamente para mejorar productividad, promover la salud intestinal y/o modular la respuesta inmune en las aves.
  • Laboratorio de investigación, donde se investiga el mecanismo de acción de las moléculas que componen nuestros productos fitobióticos, así como su efecto sobre la microbiota intestinal, respuesta inmune y otras, a través de la implementación de las ciencias OMICAS.

Referencias:

  • Bakkali, F., Averbeck, S., Averbeck, D., & Idaomar, M. (2008). Biological effects of essential oils–a review. Food and chemical toxicology 46(2): 446-475.
  • Champagne, A. and M. Boutry (2016). «Proteomics of terpenoid biosynthesis and secretion in trichomes of higher plant species.» Biochim Biophys Acta 1864(8): 1039-1049.
  • Corradin, D., et al. (2018). Fundamental and practical aspects of liquid chromatography and capillary electromigration techniques for the analysis of phenolic compounds in plants and plant derived food, Part 1: Liquid chromatography. LC GC europe. Europe, UBM Americas. 31: 8.
  • El Asbahani, A., et al. (2015). «Essential oils: from extraction to encapsulation.» International Journal of Pharmaceutics 483(1-2): 220-243.
  • Huyghebaert, G., et al. (2011). «An update on alternatives to antimicrobial growth promoters for broilers.» The Veterinary Journal 187(2): 182-188.
  • Kikusato, M. (2021). Phytobiotics to improve health and production of broiler chickens: functions beyond the antioxidant activity. Animal Bioscience 34(3): 345.
  • Liu JD, Lumpkins B, Mathis G, Williams SM, Fowler J. Evaluation of encapsulated sodium butyrate with varying releasing times on growth performance and necrotic enteritis mitigation in broilers. Poult Sci. 2019 Aug 1;98(8):3240-3245. doi: 10.3382/ps/pez049. PMID: 30789214
  • McClements, David Julian, and Yan Li. “Structured emulsion-based delivery systems: controlling the digestion and release of lipophilic food components.” Advances in colloid and interface science vol. 159,2 (2010): 213-28. doi:10.1016/j.cis.2010.06.010
  • Puvača, N., Ljubojević, D., Kostadinović, L. J., Lević, J., Nikolova, N., Miščević, B., … & Popović, S. (2015). Spices and herbs in broilers nutrition: hot red pepper (Capsicum annuum L.) and its mode of action. World’s Poultry Science Journal 71(4): 683-688.
  • Rico J., Olvera M., Leyva H., Goméz-Osorio LM., Villar, G., Casarín, A, Cómo asegurar la efectividad de los fitobióticos en las aves, 2019.
  • Stevanovic, Z. D., et al. (2018). «Essential Oils as Feed Additives-Future Perspectives.» Molecules 23(7): 20.
  • Turek, C. and F. C. Stintzing (2013). «Stability of Essential Oils: A Review.» Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 12(1): 40-53.
  • Upadhaya, S. D., & Kim, I. H. (2017). Efficacy of phytogenic feed additive on performance production and health status of monogastric animals–a review. Annals of Animal Science 17(4): 929-948.
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