Ácido butírico y sus sales

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INTRODUCCIÓN ÁCIDOS ORGÁNICOS El término ácidos orgánicos engloba aquellos ácidos cuya estructura química se basa en el carbono. Se adicionan al pienso por su capacidad de reducir d i ell pH H de d los l alimentos, li t f favoreciendo i d su conservación ió ejerciendo j i d además una influencia positiva a nivel digestivo y metabólico mejorando los rendimientos productivos de los animales Algunos ácidos orgánicos ejercen además una potente acción bactericida y fungicida, realizando por una parte una acción exógena que elimina la contaminación del pienso, previniendo además la recontaminación. Y por otra parte, una acción endógena dentro del animal que controla la proliferación microbiana patógena, además de otras importantes acciones metabólicas Los de mayor interés en producción animal son: el acético, butírico, cítrico, fórmico, fumárico, láctico, málico, propiónico y sórbico con sus correspondientes sales sódicas, potásicas, cálcicas y amoniacales

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MODO DE ACCIÓN Su acción beneficiosa parece estar relacionada con un incremento en la digestibilidad y retención de diversos nutrientes (minerales, proteína y energía), acompañado de una alteración de la población microbiana del tracto gastrointestinal. La efectividad de inhibición del crecimiento microbiano depende no sólo de su poder acidificante sino también de la capacidad del ácido para penetrar a través de la pared celular del microorganismo en forma no disociada

- RELACIÓN ENTRE TAMAÑO DE LOS ÁC. Y EFICACIA BACTERICIDA La difusión a través de las membranas bacterianas de los ácidos orgánicos y la consiguiente acidificación del protoplasma, interfiere todos los mecanismos enzimáticos y el metabolismo de las bacterias La difusión a través de las membranas bacterianas depende de: SU TAMAÑO: los ácidos más pequeños tienen mayor capacidad de penetración GRADO DE IONIZACIÓN: las formas monómeras son más activas que las dímeras debido a q que su valor p pKa (g (grado de disociación)) es mayor y Las formas monómeras son más ligeras y más reactivas siendo unas 20 veces más eficaces como germicidas que sus correspondientes formas dímeras, por lo que la monomerización permite reducir la dosis y aumentar la eficacia Así pues tamponando los ácidos orgánicos, mediante la formación de sales solubles, aumentamos su eficacia por cuanto aumentan las formas disociadas (monómeras). La mayor actividad corresponde sin duda a la combinación entre los ácidos fórmico y propiónico, debidamente tamponados (sales) asegurándose con ello una penetrabilidad a través de las membranas bacterianas así como un mayor eficacia en todas las fases del desarrollo bacteriano - INFLUENCIA SOBRE EL pH Desde el momento de la fabricación del pienso hasta su utilización se produce una proliferación de microorganismos que dañan su calidad nutritiva y organoléptica. El proceso depende en gran medida de las condiciones de almacenamiento, especialmente, en o referente a humedad, temperatura y duración. La presencia de ácidos provoca una disminución del pH, favoreciendo con ello la conservación de los ingredientes. La acción acidificante ayuda a controlar el desarrollo de la flora enteropatógena digestiva sin detrimento apreciable de la flora láctica. Los ácidos orgánicos reducen el pH estomacal y la capacidad tampón del contenido digestivo mejorando así la digestión de las proteínas vegetales

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EFECTOS MICROBICIDAS La acidificación puede reducir la colonización del tracto intestinal de la mayoría de los gérmenes patógenos debido a que muchos de ellos tienen un pH óptimo para crecimiento en torno a la alcalinidad o ligeramente alcalino NIVELES DE pH Y CRECIMIENTO DE MICROORGANISMOS MÍNIMO

ÓPTIMO

MÁXIMO

------

6-7,,6

8,5

Escherichia Coli

4,3-4,4

6-8

9-10

Pseudomonas

4,4-5,6

6,6-7

8-9

Salmonella

4-5

6-7,5

9

Staphylococus

4,2

6,8-7,5

9,3

Levaduras

1,5-3,5 1,5 3,5

44-6,5 6,5

88-8,5 8,5

Hongos

1,5-3,5

4,5-6,8

8-11

Clostridium

-EFECTO ANTIMICROBIANO Todos los ácidos orgánicos g tienen capacidad p antimicrobiana,, p pero la actividad depende entre otros factores de la dosis y de sus características fisicoquímicas. Los acidificantes reducen el pH estomacal, lo que supone una barrera al paso de los microorganismo. La acción antimicrobiana depende, entre otros, de lo siguientes factores: - Tamaño y peso molecular del ácido. A menor peso molecular mayor capacidad de penetración - Factor de disociación (pKa) - Tiempo de contacto - Estructura de las membranas de los microorganismos - Estado o fase biológica (esporulada, vegetativa, logarítmica) -Condiciones del medio exterior (temperatura, osmolaridad)

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Ácidos orgánicos utilizados, con sus fórmulas desarrolladas, PM, pKa y acción bactericida ÁCIDOS

FÓRMULAS DESARROLLADAS

PM

pKa K

FÓRMICO H-COOH 46,02 3,75 ACÉTICO CH3-COOH 60,05 4,76 PROPIÓNICO CH3-CH2-COOH 74,08 4,87 BUTÍRICO CH3-CH2-CH2-COOH 88,10 4,82 LÁCTICO CH3-CHOH-COOH 90,08 , 3,83 , FUMÁTICO COOH-CH=CH-COOH 116,09 2,90 TARTÁRICO COOH-CHOH-CHOH-COOH 150,09 CÍTRICO COOH-CH2-COHCOOH-CH2-COOH 192,12 3,10

Ácción Bact. 68 89 100 65 40 35 20

Atendiendo solo a la relación de tamaño / peso molecular de cada ácido, los tres primeros serian los más activos, y de hecho lo son, pero no necesariamente en este orden pues la eficacia bactericida de cada uno de ellos està en función del grado de ionización (monomerización) en condiciones reales en el seno del medio en que actúe EFECTO ANTIFÚNGICO Los hongos constituyen una preocupación constante para los técnicos de la industria de piensos. Aún en condiciones óptimas de almacenaje, aparecen conteos elevados de hongos tanto en materias primas como en piensos terminados, lo que puede reducir el contenido alimenticio y producir la liberación de sustancias tóxicas (aflatoxinas, cearalenona, ocratoxinas,…) capaces de dañar tanto al organismo animal como al humano Numerosos estudios han demostrado una reducción en el nivel de hongos al incluir ácidos en los piensos. Algunos ácidos orgánicos han mostrado un gran efecto protector del proceso de conservación en ensilados de maíz, forrajes verdes, henos, cereales y concentrados en general

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UTILIZACIÓN DE ÁCIDO BUTÍRICO Y SUS SALES EN LA ALIMENTACIÓN DEL GANADO - PORCINO El efecto positivo de los ácidos orgánicos y sus sales en piensos para lechones ha sido ampliamente demostrado. Los mayores beneficios se observan con animales destetados a edades tempranas (3 semanas) y sometidos a dietas con predominio de fuentes vegetales o de alta capacidad tampón. Los acidificantes orgánicos constituyen una alternativa aceptable al uso de promotores de crecimiento de tipo antibiótico en piensos post—destete. El cerdo adulto regula el pH del estómago mediante la secreción de ácido clorhídrico. Sin embargo, el lechón posee un aparto digestivo poco desarrollado, con un elevado pH a nivel estomacal y capacidad limitada para producir ácido clorhídrico Durante la lactación los lactobacilius presentes en el estómago transforman parte de la lactosa (principal carbohidrato de la leche materna) en ácido láctico reduciendo las necesidades de ácido clorhídrico. No obstante, al destete, el nivel de lactosa ingerida se reduce y el lechón pierde en parte la capacidad para mantener un pH adecuado en el estómago. La acidificación exógena reduce el pH del estómago hasta alcanzar niveles óptimos para activar el pepsinógeno Los objetivos de la acidificación de las dietas consisten en reducir el pH y la capacidad p tampón p del p pienso, con la finalidad de aumentar las p proteínas y reducir el crecimiento bacteriano intestinal y sus metabolitos, de forma que se potencie el desarrollo y crecimiento de los lechones evitando además, la aparición de procesos diarreicos

1- Acción cc ó estimulante est u a te Los ácidos orgánicos tienen una acción estimulante sobre las glándulas salivares, lo cual favorece la acción de la enzima amilasa salivar y produce una predigestión de los almidones de la dieta. Al mismo tiempo, se estimulan las papilas gustativas, lo que repercute en un incremento de la apetencia y, en consecuencia, del consumo del pienso. Está demostrado que el ácido butírico estimula el apetito

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2- Acción energética El ácido butírico actúa como fuente de energía inmediata para las células del epitelio intestinal. Los ácidos grasos volátiles son una fuente de energía inmediata para los enterocitos. 3- Acción regenerativa El butirato sódico tiene la capacidad de aumentar la regeneración epitelial. Los últimos trabajos de Galfi demuestran un incremento en la regeneración epitelial de las microvellosidades intestinales, de modo que éstas aumentan su tamaño yy, p q por tanto, incrementan la superficie p de absorción.

A Aumento t d de lla longitud l it d del d l vello ll intestinal i t ti l en cerdos d destetados d t t d

Longitud del vello intestinal

Control

Butirato sódico

234 µm ± 25

304 µm ± 15

+ 30%

El efecto del ácido butírico en las células intestinales ha sido ampliamente demostrado en cerdos: cuando los lechones fueron tratados con 1,7 Kg de ácido butírico (sal sódica) por tm de alimento, la longitrud del vello en el ilium aumentó un 30% respecto al lote control

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4- Acción biológica - Metabolismo celular + Constituye una fuente de energia para la mucosa intestinal + Aumenta la superfície de contacto de la microvellosidad intestinal + Favorece la absorción del calcio + Incrementa la secreción de enzimas digestivas-intestinales y pancreáticas - Sistema inmunitario + Incrementa la síntesis de hemoglobina + Estimula la inmunidad no específica y la local en el intestino + Incrementa los avalores de Haptoglobina (indicador de la estimulación de la inmunidad) + Correlación con los liposacáridos de las bacterias patógenas de tal forma que controla la producción de óxido nítrico - Acción selectiva sobre la flora microbacteriana + Incrementa las bífido-bacterias y lactobacilus + Aumenta la resistencia de las colonias bacterias beneficiosas frente a las perniciosas + Ejerce una acción antibacteriana

EFECTO ANTIBACTERIANO RCOOH (Ácido orgánico – No disociado)

H+

RCOO-

ADN

Descenso pH

ATP

H+

Célula Bacteriana

ADP+P

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5- Absorción de minerales En general, general los ácidos orgánicos tienen la capacidad para formar compuestos con diversos cationes (Fe2+, Ca2+, Mg2+, Cu2+, Zn2+), lo que permite mejorar su solubilidad en el intestino delgado (Bolduan, 1999) y de esta forma incrementar la absorción de minerales.

-AVES AVES El ácido butírico ejerce un efecto acidificante y prebiótico que permite mantener el equilibrio de la flora intestinal El uso de ácidos orgánicos en piensos para ponedoras y reproductoras, producen un efecto beneficioso sobre el control de salmonellas Su acción microbicida compite con microorganismos indispensables para el desarrollo de hongos, evitando con ello su multiplicación y el desarrollo de Micotoxinas, inhibiendo además el crecimiento de microorganismos patógenos contenidos tanto en el alimento como en el tracto intestinal El ácido butírico interviene en los mecanismos de absorción y transporte delCalcio por su efecto quelante hasta su deposición en oviducto, por lo que mejora la calidad de la cáscara y del albumen, además de mejorar el peso del huevo

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CONEJOS

El mantenimiento del pH ligeramente ácido en los diversos tramos del aparto digestivo posterior del conejo, es esencial para la normalidad de sus funciones intestinales. Esta acidez, es la que impide de formas natural la reproducción de los gérmenes patógenos copntribuyendo con ello al mantenimiento de la flora digestiva. La acidez natural del ciego y del colon, se produce habitualmente mediante la liberación de ácidos orgánicos volátiles fruto de la actividad de la flora intestina, los cuales son absorvidos como sustancias energéticas El aporte de ácidos orgánicos protegidos para que actuen a nivel intestinal como el ácido butírico, mejora de forma significativa el indice de conversión, reduciendo la mortalidad e incrementando el peso diario •

La inclusión de ácido butírico en la dieta de los gazapos reduce la incidencia de procesos entéricos. Esta mejoras en los rendimientos productivos podrían ser debidas al mejor control de los patógenos intestinales mejorando el estado sanitario con un aumento de la intestinales, digestibilidad de la proteína y de la fibra de la dieta

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- RUMIANTES Los AGV son de suma importancia ya que representan más del 70% del suministro de energía al rumiante. Virtualmente todo ácido acético, propiónico y el ácido butírico son absorbidos por el epitelio del rumen y transportados vía porta al hígado. La absorción de AGV no sólo es importante para mantener su distribución en las células animales, sino para prevenir cantidades excesivas que puedan alterar el pH ruminal. El epitelio estratificado del rumen generalmente no se caracteriza por una eficaz absorción. No obstante es capaz de absorber eficientemente AGV, ácido láctico, electrólitos y agua. La superficie del epitelio es muy extendida debido a la formación de papilas bien vascularizadas. El tamaño y longitud de las papilas del rumen se modifican, dependiendo las concentraciones de los AGV en el rumen. Los animales con una buena alimentación y producción de AGV, presentan papilas largas y robustas para promover la absorción. En contraste, los animales con una deficiente alimentación, tienen papilas pequeñas y requieren de un largo tiempo de recuperación para restaurar el tamaño de sus papilas y su capacidad de absorción. La absorción de los AGV es a través de un mecanismo de difusión a favor del gradiente de concentración. La velocidad de absorción aumenta a medida que desciende el pH del líquido ruminal. Cuando atraviesan el epitelio, los AGV sufren diferentes grados de transformación

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Desarrollo de papilas ruminales La absorción de productos finales de la fermentación depende del adecuado desarrollo de las papilas del epitelio ruminoreticular y de una correcta circulación capilar. El contacto continuo de los ácidos grasos volátiles (AGV´s) (AGV s) particularmente el butírico y en menor grado, el propiónico con el epitelio estratificado del rumen estimula el desarrollo de papilas y, además el dióxido de carbono, estimulan el flujo sanguíneo hacia el epitelio rumino reticular, (Booth y McDonald, 1988) El ácido butírico absorbido en forma de ácido ß-hidroxibutírico, es oxidado en muchos tejidos para la producción de energía. Los cambios en la dieta pueden modificar el patrón de fermentación. Cuando la dieta del animal está basada en forrajes, la proporción molar en que se encuentran los AGV es:

Mientras que si la dieta es alta en granos o concentrados la proporción será de:

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-OTROS USOS DE LOS ÁCIDOS ORGÁNICOS -Los ácidos orgánicos ejercen un efecto positivo sobre la conservación de henos, ensilados y forrajes verdes. El ácido fórmico es uno de los principales aditivos para ensilados y se utiliza para reducir el pH de la masa e inhibir selectivamente ciertas bacterias que deterioran el proceso fermentativo. Otra aplicación de los ácidos es la de su utilización para reducir el pH del calostro bovino retardando el crecimiento bacteriano y disminuyendo el número de bacterias coliformes, levaduras y hongos Los acidificantes orgánicos están siendo utilizados de manera habitual para controlar el crecimiento microbiano en alimentación húmeda Otro uso importante, es como conservante de granos de maíz sin secar (18% de humedad o más) previo a su uso en alimentación animal El ácido propiónico es una fuente muy eficaz de glucosa a través del mecanismo de la glucogenesis. La suplementación con propiónico en los primeros estadios de vida, favorecen la viabilidad en pollitos que han agotado sus reservas de hidratos de carbono tal como ocurre cuando se alarga el transporte o el tiempo de espera en incubadora La acetosis del bovino está asociada a un déficit de energía y su incidencia es preocupante en vacas de alta producción después del parto. El suministro de propionatos y de propilenglicol por vía oral tiene efectos positivos en la profilaxis y tratamiento de esta enfermedad al mantener el nivel de azúcar en sangre

Los ácidos orgánicos como microbicidas previenen la contaminación del pienso y controlan la proliferación bacteriana patógena en el interior del animal con lo que se consiguen mejores resultados zoosanitarios sin necesidad de utilizar antibióticos

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