Download Ácidos orgánicos en la alimentación animal

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Ácidos
orgánicos en
la alimentación
animal
Hace mucho tiempo que los ácidos
orgánicos se usan en alimentación
animal para la conservación del pienso y
su protección contra su deteriodo
Los ácidos orgánicos principalmente
reducen el pH del pienso y a su vez
modulan los procesos fisiológicos
propios de la digestión de los nutrientes
en el tubo digestivo del ganado
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El Dr. Arttur Ilmari Virtanen hace más de
80 años ya comprobó los efectos positivos
del ácido fórmico en sus estudios sobre
la conservación de los piensos ricos en
proteínas y el contenido vitamínico de la
leche de vaca durante el invierno.
Este científico recibió en 1945 el premio
Nobel de Química por sus trabajos
científicos, lo que facilitó el camino a todo
un grupo de sustancias para que se hayan
ido incorporando a múltiples campos de la
alimentación animal.
Los ácidos orgánicos están formados por
uno o más grupos carboxilo (R-COOH)
como grupo funcional, pudiéndoles
denominar también ácidos carboxílicos
(tabla 1).
En comparación con los ácidos
inorgánicos, como el clorhídrico, el
fosfórico o el sulfúrico, los ácidos orgánicos
se consideran ácidos relativamente débiles
o blandos.
El término “ácidos orgánicos”
describe un grupo de ácidos
grasos de cadena corta,
generalmente con no más de
siete átomos de carbono
Ácido orgánico
Peso molecular
(g/mol)
Densidad (g/ml)
Estado
pKa
Energía bruta (KJ/g)
Solubilidad en agua
Ácido fórmico
46,03
1,22
Líquido
3,75
5,8
∞
Ácido acético
60,05
1,049
Líquido
4,76
14,8
∞
Ácido propiónico
74,08
0,993
Líquido
4,88
20,8
∞
Ácido butírico
88,12
0,958
Líquido
4,82
24,9
∞
Ácido láctico
90,08
1,206
Líquido
3,83
15,1
buena
Ácido fumárico
116,07
1,635
Sólido
3,02
4,38
11,5
Baja
Ácido málico
134,09
1,6
Líquido
3,4
5,1
10,0
∞
Ácido cítrico
192,14
1,665
Sólido
3,13
4,76
6,4
10,3
Buena
Ácido benzoico
122,12
1,27
Sólido
4,2
26,4
Buena
Tabla 1. Propiedades de algunos ácidos orgánicos
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¿Cómo funcionan?
El ácido fórmico, con un peso molecular
de aproximadamente 46 gramos por
mol, es el ácido orgánico más pequeño,
que aparte del grupo carboxilo presenta
un único átomo de hidrógeno como
residuo. Mientras que la mayoría de ácidos
cuentan con un grupo carboxilo (ácidos
monocarboxilícos), el ácido málico, por
ejemplo, presenta dos (ácido dicarboxilíco)
y el ácido cítrico tres (ácido tricarboxilíco).
Los ácidos orgánicos
reducen el pH en el pienso
y en el tubo digestivo
La acidificación (reducción del pH) de
los ácidos orgánicos en solución acuosa
se produce mediante la disociación
(separación) de los grupos carboxilo y la
liberación de iones H+.
De este modo, son tres los criterios los que
determinan básicamente la capacidad de
los ácidos orgánicos de reducir el pH en el
pienso y en el tubo digestivo del ganado :
- peso molecular,
- número de grupos carboxilo,
- constante de disociación
De este modo, entre otras cosas, el ácido
fórmico tiene un mayor efecto reductor
del pH en comparación, por ejemplo, con
el ácido láctico, porque el peso molecular
del ácido láctico duplica casi el del ácido
fórmico, presentando cada uno de estos
compuestos un grupo carboxilo.
En principio, cuantos más
grupos carboxilo por unidad
de peso de ácido orgánico
haya, más potente será
el efecto acidificador.
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Además del peso molecular y el número de
grupos carboxilo, para la acidez es decisiva
la constante de disociación o pKa. El valor
pKa indica el pH al que se halla disociado el
50 % de un grupo carboxilo mientras el 50
% restante no lo está, y es específico para
cada ácido orgánico (figura 1).
Por regla general, cuanto
menor sea el valor pKa de
un ácido orgánico, mayor
será el efecto reductor del
pH en el pienso o el tubo
digestivo del ganado.
Los compuestos con varios grupos
carboxilo como el ácido málico y el ácido
cítrico cuentan con varias constantes de
disociación.
Figura 1.Proporción de moléculas disociadas y no disociadas de ácido fórmico y ácido propiónico en función del pH
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La mayor acidez del ácido fórmico en
comparación con el ácido propiónico se
debe, además de al menor peso molecular,
al valor pKa claramente inferior (figura 2).
Figura 2.Efecto reductor del pH de algunos ácidos orgánicos en el pienso para pollos broiler
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Campos de aplicación y ventajas
Los ácidos orgánicos actúan como
conservantes de los piensos aunque , al
mismo tiempo, gracias a sus propiedades
antimicrobianas, inhiben el crecimiento de
determinados gérmenes.
Los ácidos orgánicos contribuyen a una
mejora importante de la higiene de los
piensos e influyen positivamente en
el rendimiento y la salud de la cabaña
ganadera.
Los ácidos orgánicos se emplean en la
alimentación animal debido a su marcado
efecto antimicrobiano. Si bien no son
antibióticos, son capaces de inhibir e
impedir el crecimiento y la proliferación de
bacterias patógenas, así como de hongos y
levaduras no deseados.
El concepto actual sobre la acción
antimicrobiana de los ácidos orgánicos
se basa principalmente en tres efectos
distintos (figura 3). Por un lado, la acidez
de los ácidos orgánicos reduce el pH
hasta el punto que imposibilita o limita
mucho el crecimiento y la multiplicación
de muchos microorganismos patógenos
o indeseados , pero además, las moléculas
ácidas no disociadas son lipófilas y capaces
de atravesar la membrana celular de
bacterias patógenas como, por ejemplo,
las salmonelas.
1. En el interior de la célula, los ácidos reducen el pH,
lo que obliga al microorganismo a poner en marcha
unos mecanismos de regulación que consumen mucha
energía, lo cual, a su vez, lo debilita.
2. Asimismo los ácidos inhiben la actividad de
determinados sistemas enzimáticos, como por ejemplo
los que son necesarios para la multiplicación del material
genético, el ADN, y por consiguiente, el microorganismo
no es capaz de reproducirse.
3. Y , en tercer lugar, las moléculas ácidas disociadas
que no pueden atravesar la membrana celular dañan
su estructura proteica. Como resultado, se modifica su
permeabilidad para los minerales, como el sodio y el
potasio. La consecuente variación de la presión osmótica
de la célula provoca la muerte de esta (figura 3).
Figura 3. Acción antimicrobiana de los ácidos orgánicos
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Figura 4.Crecimiento microbiano
Efectos diversos frente a los microorganismos
El efecto específico de los diversos ácidos
orgánicos frente a los microorganismos
relevantes para la producción o la
alimentación animal puede determinarse
y compararse con la ayuda de un ensayo
de laboratorio relativamente sencillo
procedente de la biología.
En este ensayo se determina la
Concentración Inhibitoria Mínima
(siglas en inglés, Minimal Inhibitory
Concentration o MIC) que es la
concentración de una sustancia que, en
condiciones estandarizadas, basta para
inhibir el crecimiento y la proliferación de
un microorganismo.
Cuanto más baja sea la
concentración inhibitoria
mínima o MIC, más efectivo
será el compuesto.
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El efecto específico de los diversos ácidos
orgánicos frente a los microorganismos
relevantes para la producción o la
alimentación animal puede determinarse
y compararse con la ayuda de un ensayo
de laboratorio relativamente sencillo
procedente de la biología.
En este ensayo se determina la
Concentración Inhibitoria Mínima
(siglas en inglés, Minimal Inhibitory
Concentration o MIC) que es la
concentración de una sustancia que, en
condiciones estandarizadas, basta para
inhibir el crecimiento y la proliferación de
un microorganismo.
Mientras que el ácido
fórmico es especialmente
efectivo frente a bacterias
patógenas como Escherichia
coli oStaphylococcus aureus
y levaduras indeseadas
como Candida albicans, el
ácido propiónico le supera
relativamente frente a hongos
como Aspergillus flavus, que
puede producir aflatoxina.
Figura 5. Concentración inhibitoria mínima (MIC) de algunos ácidos orgánicos para diferentes
microorganismos
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Ello permite deducir que para combatir
las bacterias patógenas, como Salmonella,
E.coli, o las levaduras, es preferible emplear
ácido fórmico puro o mezclas de ácidos
con una elevada proporción de ácido
fórmico.
En cambio, para la conservación de
piensos en los que los hongos tengan un
papel importante, conviene utilizar ácido
propiónico puro o mezclas de ácidos con
una elevada proporción de este ácido.
El pienso presenta una
capacidad de tamponado
más o menos elevada,
por eso se necesitan
concentraciones superiores
para asegurar la efectividad
Las concentraciones determinadas en
el ensayo de MIC solo permiten deducir
una jerarquía de los ácidos orgánicos en
relación con su efecto antimicrobiano. Estas
concentraciones de ácido determinadas
en el laboratorio no son adecuadas para su
aplicación práctica en el pienso.
Dado su efecto antimicrobiano, los ácidos orgánicos encuentran aplicación en cuatro
campos principales dentro de la alimentación animal:
Conservación
Piensos simples, piensos compuestos, ensilados
Lucha contra microorganismos patógenos
Salmonella, Escherichia coli, Clostridium perfringens, Campylobacter.
Higienización del agua de los bebederos
Prevención de película biológica
Efectos nutricionales
Reducción del pH, Mejora de la digestibilidad de proteínas y fósforo, Disminución de la
diarrea, Mejora en la calidad de la cama, Incremento de la ingesta de pienso.
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