lunes, 24 septiembre del 2018


Ácidos orgánicos en el agua de bebida

Los ácidos orgánicos empleados con una finalidad de control microbiológico se administran generalmente mezclados con el alimento completo, o bien mezclados con el agua de bebida.

Ácidos orgánicos en el agua de bebida
Abril 23/2018
Lima - Perú
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El agua es un nutriente esencial para el crecimiento y desarrollo de los animales. No sólo es importante asegurar un correcto suministro de agua, sino también asegurar una adecuada calidad físico-química y microbiológica, ya que en los sistemas de explotación, una misma fuente de agua abastece un gran número de animales. En el aspecto microbiológico, aunque no suele ofrecer las condiciones ideales para su desarrollo y multiplicación, el agua sí permite la supervivencia de agentes patógenos y se convierte en un vehículo eficaz para su transmisión de animales como a humanos. Concretamente en avicultura, los patógenos transmitidos por el agua incluyen principalmente bacterias de contaminación fecal (Escherichia coli, Pasteurella multocida, Salmonella gallinarum, etc.), ciertos virus (de la enfermedad de Newcastle, bronquitis infecciosa, enfermedad de Gumboro, etc.) o protozoos (responsables de coccidiosis e histomoniasis) (Amaral, 2004).

Existen diversos métodos para controlar la calidad microbiológica del agua, tanto químicos como la cloración, uso de agentes oxidantes, ozono o acidificación, como físicos (luz ultravioleta, coagulaciónfloculación- sedimentación-filtración). A nivel pecuario, la cloración es uno de los métodos que más se ha empleado, principalmente debido a su duradero efecto residual. La cloración es más eficaz en aguas con un valor de pH inferior a 7-7,5 ya que se favorece la formación del ácido hipocloroso (HOCL) frente a la del ion hipoclorito (OCl-) de menor eficacia desinfectante. En los últimos años se ha extendido el uso en granjas de agentes oxidantes, concretamente el peróxido de hidrógeno, cuyo poder desinfectante es elevado, aunque se ve condicionado por el pH y la composición del agua (materia orgánica, minerales disueltos). Los ácidos orgánicos se vienen empleando en la alimentación animal desde hace años tanto en el alimento como en el agua de bebida, y presentan tanto ventajas como inconvenientes que desarrollaremos más adelante. Es importante elaborar un plan de tratamiento adecuado, empleando un método o combinación de varios, que mejor se adapte a las necesidades de cada explotación, para asegurar la máxima calidad microbiológica del agua.

Los ácidos calificados de “orgánicos” empleados en la producción animal son ácidos débiles tricarboxílicos de cadena corta e incluyen ácido acético, benzoico, butírico, cítrico, fórmico, propiónico, fumárico, láctico y sórbico. Aunque se pueden emplear por separado, la mayoría de las presentaciones comerciales incluyen una combinación de dos o más ácidos. Esto se explica por un lado por sus propiedades químicas y modo de acción, y por otro lado por las diferentes sensibilidades que presentan ciertos microorganismos frente a diferentes ácidos.

Las moléculas de ácidos existen en forma sin disociar (H-COOH) y disociada (HCOO- + H+), que depende de su valor pKa o valor de pH del medio en el cual dicho ácido se encuentra 50% en su forma disociada y 50% en su forma sin disociar, diferente para cada ácido (Dibner and Buttin, 2002). La forma sin disociar es capaz de penetrar las paredes celulares de bacterias Gram-negativas. Una vez dentro de la bacteria, se disocia liberando un protón (H+) que reduce el pH citoplásmico y afecta la integridad de las cadenas de ADN celular (pudiendo causar muerte celular). Este cambio de pH obliga a la bacteria a expulsar activamente los protones, hasta que la bacteria se queda sin energía y por lo tanto es incapaz de multiplicarse. Por otro lado, las formas disociadas liberan protones al medio, lo que hace que se reduzca el pH y por lo tanto crean condiciones adversas para la multiplicación de las bacterias. Ácidos con pKa más bajo (como por ejemplo el ácido fórmico) liberan más protones al medio y por lo tanto reducen más el pH que ácidos con pKa más elevado (como el ácido propiónico), éstos últimos quedarán mayoritariamente en su forma sin disociar y por lo tanto serán capaces de ejercer su efecto antibacteriano (FEFANA, 2014). El efecto antibacteriano de los ácidos en el tracto digestivo tiene un doble beneficio para el animal: no sólo impide la multiplicación y colonización de agentes patógenos que puedan alterar la salud y rendimiento productivo, sino que también se reduce la competencia por los nutrientes del alimento, por lo que el animal podrá aprovecharlos en mayor medida (Hasan and Iqbal, 2016).

Como se comentaba, los microorganismos presentan diferentes sensibilidades frente a diferentes ácidos orgánicos. Por ejemplo,el ácido propiónico ha demostrado tener un mayor efecto funcgicida (Haque et al., 2009), mientras que el ácido fórmico ha demostrado tener el mayor efecto bactericida y bacteriostático contra especies de Clostridium, Salmonella, Campylobacter o Escherichia que los ácidos propiónicos y lácticos. Asimismo, se ha visto que se necesita una menor concentración de ácido fórmico para ejercer un efecto bactericida frente a Clostridium perfringens, Campylobacter jejuni o Salmonella typhimurium (concentración inhibitoria mínima de 0,10%), que frente a Escherichia coli o Clostridium botulinum (concentración inhibitoria mínima de 0,15%) (Strauss and Hayler, 2001). Nótese que la concentración inhibitoria mínima hace referencia a la cantidad mínima necesaria de un agente o compuesto para inhibir el crecimiento de un determinado microorganismo, por lo que, cuanto menor sea ese valor, menor cantidad de ese agente se requiere para inhibir el crecimiento, y mayor será su eficacia.

Los ácidos orgánicos empleados con una finalidad de control microbiológico se administran generalmente mezclados con el alimento completo, o bien mezclados con el agua de bebida. Su uso en el agua de bebida presenta una serie de características diferenciales con respecto al uso en el alimento. Como ya se ha comentado, permite controlar la calidad microbiológica del agua. Por otra parte, hay que tener en cuenta que los animales consumen más agua que alimento (en una relación alimento: agua de 1,5-2:1), que se acentúa más en ambientes que favorecen la aparición de estrés calórico. Esto permite conseguir efectos similares a la acidificación del alimento, pero empleando menor cantidad de ácidos orgánicos. por la facilidad de su administración, se pueden emplear en presencia o ausencia de animales. Por un lado, se puede emplear a modo de flushing en los sistemas de conducción de agua en ausencia de animales y entre lotes de animales. Por otro lado existe también su uso de continuo durante el ciclo productivo, o bien en momentos puntuales del mismo. Así, en el caso de pollos de engorde, se han visto mayores beneficios empleando estos compuestos a la recepción de los pollitos en la granja, así como en el período previo al beneficio (durante la retirada del alimento) para reducir el conteo de Salmonella y Campylobacter en los buches y en la canal de los animales (Byrd, 2001). 

A nivel de tuberías y sistemas de conducción de agua, su uso continuo o entre ciclos de producción ayuda a prevenir la formación y crecimiento de biofilms, caracterizados por ser poblaciones bacterianas adheridas firmemente a una superficie y envueltas en una matriz externa de polisacáridos que les confiere resistencia frente a desinfectantes y antibióticos, y haciendo que en ocasiones, el único método eficaz para eliminarlos sea el debridamiento mecánico. La formación de estos biofilms se puede ver favorecida por entre otros factores por la composición del agua (aguas duras con altos contenidos minerales), altas temperaturas, características de los sistemas de bebederos (materiales plásticos favorecen la formación frente a materiales metálicos, bajos caudales, dobleces de las tuberías o en las mismas tetinas), o bien el uso de productos a través del agua que contengan excipientes de base azucarada que sirvan como nutriente para las bacterias (premezclas vitamínicas, antibióticos, etc). Estas formaciones no sólo dañan el sistema de distribución del agua, sino que también, si no son adecuadamente eliminadas y el agua debidamente tratada, pueden liberar paulatinamente células bacterianas que pueden infectar a los animales y quedar presentes en el resto de la cadena de procesado. En la industria avícola, las principales especies bacterianas que generan biofilm son Salmonella y Campylobacter (Rossi et al., 2017).

En comparación con otros métodos de control microbiológico del agua, los ácidos orgánicos ejercen efectos beneficiosos en el crecimiento y productividad de los animales. Se ha demostrado que los ácidos orgánicos participan en el metabolismo de los animalescomo fuente de energía, actuando como promotores de crecimiento (Bosi et al., 1999). Sakata et al. (1995) e Ichikawa et al. (1999) informaron de que ácidos grasos de cadena corta (fórmico, propiónico y butírico entre otros, producidos por fermentación microbiana) fueron capaces de estimular la proliferación de células epiteliales en el intestino de pollos de engorde, lo que se traduce en una mayor utilización de nutrientes y mayor resistencia frente a patógenos intestinales. Igualmente, los aniones de los ácidos orgánicos pueden formar complejos con varios minerales, mejorando su absorción y disminuyendo su excreción.

Sin embargo, el uso de ácidos orgánicos en el agua de bebida de los animales no está exento de riesgos. Cuando se usan enpresencia de animales, es necesario ajustar la dosis correctamente para que el pH del agua se mantenga en un rango óptimo. En aves, ese pH óptimo oscila entre 6,5-8,5 (Ross, 2014). Aunque se ha visto que las aves pueden resistir niveles de pH inferiores, niveles inferiores a 5 pueden dañar tuberías, particularmente las metálicas (Watkins, 2008). Igualmente, hay que tener en cuenta ciertas pautas de manejo si se emplean con otros métodos de desinfección. Por ejemplo, no se debe mezclar el cloro con ácidos orgánicos para mantener una solución stock ya que pueden producirse gases tóxicos. En este caso convendría administrarlos en el agua por un sistema de inyección dual.

Se puede concluir por lo tanto, que los ácidos orgánicos en el agua de bebida poseen un poder antibacteriano para el control de la calidad microbiológica, además de propiedades beneficiosas para los animales que los ingieren. Su uso, así como su combinación con otros métodos de desinfección dependerá de las características de cada explotación, historial de calidad del agua empleada y objetivos que desee conseguir.

Bibliografía de referencia

• Amaral, L.A. do (2004). Drinking Water as a Risk Factor to Poultry Health. Brazilian Journal of Poultry Science, 6(4): 191-199.
• Bosi, P., Jung, H.J., Han, K., Perini, S., Cacciavillani, J.A., Casini, L., Creston, D., Gremokolini, C. and Mattuzzi, S. (1999). Effects of dietary buffering characteristic and protected or unprotected acids on piglet growth, digestibility and characteristics of gut content. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, 2(7): 1104- 1110.
• Byrd, J.A., Hargis, B.M., Caldwell, D.J., Bailey, R.H., Herron, K.L., McReynolds, J.L., Brewer, R.L., Anderson, R.C., Bischoff, K.M., Callaway, T.R. and Kubena, L.F. (2000). Effect of lactic acid administration in the drinking water during preslaughter feed withdrawal on salmonella and campylobacter contamination of broilers. Poultry Science, 80: 278-283.
• FEFANA (2014). Organic acids in animal nutrition. ISBN 978-2-9601289-2-5 Ichikawa, H., Kuroiwa, T., Inagaki, A., Shineha, R., Nishihira, S., Satomi, S. and Sakata, T. (1999). Probiotic bacteria stimulate gut epithelial cell proliferation in rat. Digestive Diseases and Sciences, 44: 2119-2123.
• J. J. Dibner and P. Buttin (2002). Use of Organic Acids as a Model to Study the Impact of Gut Microflora on Nutrition and Metabolism. The Journal of Applied Poultry Research, 11 (4): 453–463.
• Junta de Castilla y León (2009). Manual de tratamientos del agua de consumo humano.
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• Sohail Hassan Khan & Javid Iqbal. (2016). Recent advances in the role of organic acids in poultry nutrition.
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• Watkins S. Water: Identifying and correcting challenges. University of Arkansas Cooperative Extension Service. Avian Advice 2008;10(3):10-15.

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