07 Mar Biotecnología en la alimentación animal.
BIOTECNOLOGÍAEN LA ALIMENTACIÓN ANIMAL
Conferenciapronunciada por el Académico Correspondiente
Dr. AlfonsoRibot Belda
14 deDiciembre de 1994
INTRODUCCIÓN
Htualmente, el empleo repetido deuna pala, a veces hasta la extenuación, hace que siempre se dé por sentadosu significado, el cual puede ser más intuído que conocido. Por ello, quisieracomenzar esta comunicación transcrendo la definición que de la Biotecnologíadió Headon en 1989. Así, Biotecnología sería “la aplicación deorganismos, sistemas o procesos biológicos para la industria de producción yservicios”.
Por otra parte, convendría reseñaraquí que no estamos hablando de una nueva tecnología realmente. Aunque sumáximo desarrollo está solo comenzando, la Biotecnología ha sido utilizada conéxito desde hace cientos de años, principalmente en procesos de fermentaciónpara la producción de alimentos de indiscutible valor nutricional ygastronómico como son el queso y el yogur, o en la fabricación de bebidas comoel vino y la cerveza.
Más recientemente, la producción deantibióticos ha sido un hito para la salud humana y animal, basado en laaplicación de la Biotecnología.
Pero, no obstante, en los últimosaños ha sido vislumbrado el enorme campo que estas técnicas pueden permitirdesarrollar en muy diferentes aplicaciones. Así, las áreas de actuación para laBiotecnología incluyen actividades en fermentación, cultivos celulares,ingeniería genética, recuperación y concentración de microorganismos oproductos del metabolismo microbiano, ingeniería de proteínas y producción deanticuerpos, por citar algunas de las más importantes.
Todo ello ha permitido afirmar quela Inmunogenética y la Inmunoquímica serán las Ciencias del Siglo XXI (Prof.Vanbelle, 1993).
DESARROLLOSACTUALES
Hemos visto hasta ahora, áreas yactividades de aplicación. De ellas, sin duda la de mayor repercusión social,tanto entre los técnicos como entre los medios de comunicación, es la genéticamolecular o ingeniería genética, especialmente divulgada en su vertiente delADN recombinante, por su aspecto de “fabricación” de nuevos seresvivos, clonación, etc…
Aquí, la Biotecnología trata demimetizar el proceso natural de síntesis protéica a nivel celular, producidapor medio de las cadenas de nucleótidos del ADN, de modo que modificaciones aeste nivel permitan producir moléculas protéicas específicas. La técnica delADN recombinante consiste, básicamente, en insertar en el ADN de un organismoun gen (o grupo de genes) procedentes de otro organismo diferente. El mecanismoque permite “cortar” la cadena de ADN y recolocar el gen asíobtenido, está sustentado por dos sistemas enzimáticos: de restricción yligazón.
Este proceso, relativamente simple,permite trabajar muy bien con organismos unicelulares como bacterias ylevaduras, pero es mucho más complejo cuando se trata de organismosmulticelulares.
Más concretamente, la ingenieríagenética vegetal permite obtener variedades más ricas en proteína y aminoácidosesenciales, sin compuestos antinutricionales y más productivos.
También es posible actuar en lamejora de la conservación de forrajes y silos, aplicando estas tecnologías abacterias ácido lácticas.
Actualmente se está trabajando en elcontrol endocrino del crecimiento y desarrollo muscular (ß-agonistas). Dichasmoléculas son peligrosas en el estado actual de nuestros conocimientos, por sufalta de especifidad a nivel de los receptores ß1, ß2 eincluso ß3.
Continuamente se producen nuevosdesarrollos. El número de trabajos publicados se incrementa por días, pero valela pena referirse a los dedicados a temas como la Inmunocastración, Hormona delCrecimiento (BST, PST, GRF), etc…
Una esquemática clasificación de lasBiotecnologías aplicables a la producción animal, sería la siguiente:
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APLICACIONESEN ALIMENTACIÓN ANIMAL
A través de la ingeniería genéticase pueden esperar contribuciones muy interesantes de la Biotecnología a laNutrición Animal. La capacidad de “producir” especies vegetales y/omicrobianas, productoras de proteínas de alta calidad, ricas en aminoácidosesenciales y desprovistas de factores antinutricionales, será de extremaimportancia.
Una breve lista de estos factoresaparece a continuación.
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La producción de proteína unicelular(Single Cell Protein) es otro campo de interés a corto plazo. Teniendo encuenta que, bajo circunstancias adecuadas, los microorganismos se reproducencada 30 minutos, es fácil calcular la gran producción que se podría obtener. Yhay que considerar que el contenido en Proteína Bruta de estos microorganismospuede llegar al 60%.
Sin embargo, quiero entrar más afondo en aplicaciones disponibles hoy en día: Enzimas, Acidificantes yProbióticos.
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Enzimas:
Desarrolladas durante los años ochenta, ladécada actual presencia la irrupción de estos productos, auténtica revoluciónen la nutrición animal.
Elmecanismo de acción queda reflejado en la siguiente figura.
En realidad se tratade metabolitos de diferentes cepas de bacterias, hongos y levaduras, bienmodificados genéticamente, bien como se hallan en la naturaleza. En función desu origen, son sus características. En cualquier caso, salvo raras excepciones,durante el proceso de producción no se produce una purificación del producto,por lo que las enzimas disponibles comercialmente son complejosmultienzimáticos, con mayor o menor proporción de cada enzima, en función delos microorganismos empleados en la fermentación, o de posteriores mezclas deproductos.
Las características exigibles a enzimas comerciales son:
– Estabilidade inactividad durante el almacenamiento.
– Compatibilidadcon minerales, vitaminas y otros micronutrientes del pienso.
– Termoestabilidada las temperaturas de granulación.
– Resistenciaa las condiciones de pH y actividad proteolítica del tracto digestivo.
– Actividadfrente a sustratos específicos.
En la situación actual y en las condicioneseuropeas, los mayores campos de aplicación práctica son dos:
A) Avicultura:
El uso de enzimas adecuadosposibilita el empleo de materias primas (anteriormente no empleadas) másbaratas, con el consiguiente ahorro. Es el caso de la cebada, con altoscontenidos en ß-glucanos, entre otros polisacáridos no amiláceos, que las avesno consiguen digerir al carecer de las enzimas adecuadas. Los ß-glucanosindigeridos se solubilizan en el medio intestinal, produciendo un alto grado deviscosidad, que dificultad o impide la absorción de nutrientes de forma que sereduce la digestibilidad de la dieta total, con las consiguientes mermas de losresultados productivos. Asociado a esto -y como signo externo del problema-aparecen heces pastosas, camas húmedas, huevos sucios, lesiones en pechuga,etc…
Sin embargo, la adición de complejosenzimáticos adecuados, ricos en ß-glucanasas, soluciona estos problemas queimpedían el empleo de cebada. Otro tanto se puede decir de otros cereales comotrigo, triticale, etc…, con diferentes polisacáridos no amiláceos y que, portanto, exigen el empleo de complejos enzimáticos diferentes, para suplementarel equipo enzimático de las aves, abaratando los costos de alimentación entodos los casos. Su empleo está generalizado en toda la industria, tanto deavicultura de carne como de puesta, cuando los diferenciales económicos entrecereales clásicos (Maíz) y alternativos así lo aconsejan.
B) Porcinocultura:
En este caso, las enzimas seutilizan por diferente motivo. Su uso se limita a lechones también paracompletar su sistema enzimático, inmaduro hasta que el animal no alcanza las8-10 semanas de vida. Esta inmadurez enzimática hace que el lechón no consigadigerir completamente según que productos, lo cual hace que pasen casi intactosal intestino grueso. Aquí actúan como sustrato para el crecimiento bacteriano,lo cual es origen de no pocos trastornos digestivos, tan frecuentes por otraparte en estos animales. Así pues, las razones para la utilización de enzimasen lechones, son más como factor de seguridad que por ahorro en los costes dealimentación, aunque en ambos casos resultan en una reducción de los costes deproducción.
Como hemos visto, el empleo de enzimas seencuentra ampliamente extendido aunque limitado en sus aplicaciones. En elpróximo futuro se podrán encontrar otras aportaciones que permitan el empleo deotras materias primas, hoy limitadas en su inclusión en piensos compuestos,como son el Girasol, Colza o Salvados. También se dispondrá de enzimas quemejoren la digestibilidad de materias primas comunes, como la soja, que tambiéncontienen compuestos antinutricionales, como hemos visto anteriormente.
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Probióticos:
Literalmente, probiótico significa “en favorde la vida”. Bajo este epígrafe se incluyen multitud de microorganismos,vivos o muertos, extractos de los mismos y, muchas veces, combinaciones deestos microorganismos con productos de su metabolismo. La figura siguienterefleja una clasificación de Probióticos.
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Las principales funciones de los Probióticosvarían según el tipo de los mismos y, con ellas, su aplicación. Así, laslevaduras actúan principalmente como modificadores del metabolismo bacteriano,siendo muy activas a nivel ruminal, por lo que se recomiendan especialmente enrumiantes. Por contra, en porcino se buscan microorganismos capaces de reducirel número de bacterias viables; por ello, las bacterias son los Probióticos másusados, actuando por 2 vías diferentes:
– Mecanismosde exclusión competitiva.
– Acidificacióndel medio (Bacterias ácido lácticas).
Las mayores ventajas e inconvenientes se dan recogidas en lasiguiente tabla.
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VENTAJAS |
INCONVENIENTES |
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– Cambio en la flora intestinal y reducción de E.Coli
– Producción de ácido láctico
– Producción de Sust.Antibióticas
– Colonización del tracto digestivo
– Reducción de Aminas tóxicas y Amoníaco en intestino y sangre |
-Competición por nutrientes con el hospedador
-Reducción en la utilización de Hidratos de carbono
-Aumento en la velocidad de paso del contenido intestinal |
En cualquier caso, la amplia utilización deantibióticos en pienso, dificulta enormemente la difusión de los probióticos enla industria. A ello hay que añadir problemas intrínsecos de este tipo deproductos, como son:
– Falta deadherencia al epitelio intestinal.
– Incapacidadpara multiplicarse en el intestino.
– Falta deespecificidad por el hospedador.
– Falta deestabilidad.
Todo ello hace que su uso sea escaso hoy por hoy.No obstante, los cambios en la Legislación relativa al uso de aditivos enpienso (en la CEE) y las enormes posibilidades de la ingeniería genética,permitan augurar un fuerte crecimiento del empleo de Probióticos.
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Acidificantes:
Este apartado no corresponde propiamente alempleo de productos de Biotecnología. Más bien se trata de herramientas que nospermiten modificar el comportamiento de sistemas biológicos, siendo por lotanto una Biotecnología en sí.
Desde hace años, está documentado el éxito de laacidificación, principalmente en conejos y lechones. Existen multitud de citasbibliográficas en este campo.
De nuevo el argumento para su empleo radica endeficiencias en los animales de destino; en este caso, la insuficienteproducción de ácido clorhídrico a nivel gástrico. A ello hay que añadir laelevada capacidad tampón de muchos de los ingredientes clásicos del pienso:Soja, Harina de pescado, Carbonato, etc…, que neutralizan el efecto de laescasa producción de ácidos en el estómago.
Un breve recuerdo de la fisiología digestiva nostrae a la memoria que para que se produzca el paso de pepsinógeno a pepsina(activación de la pepsina), es necesario un pH bajo. Sin suficiente cantidad depepsina, la hidrólisis protéica será insuficiente: al no precipitar la proteínaa nivel gástrico, las proteasas pancreáticas no atacan en profundidad lasenormes moléculas protéicas, perdiéndose buena parte de su contenido enaminoácidos, pasando semidigeridas a intestino grueso.
Hay que recordar que la absorción de aminoácidosse produce exclusivamente en el intestino delgado, con lo cual, el paso aintestino grueso es una pérdida neta de proteína, disminuyendo por tanto losrendimientos zootécnicos. Pero, además, al igual que comentábamos en el caso delas enzimas, estas materias indegradables constituyen un excelente caldo decultivo para los microorganismos cecales. Recuérdese la predisposición dellechón a los trastornos digestivos y la especial configuración física yfisiológica del ciego del conejo y tendremos una buena imagen de la magnitud delos problemas que pueden surgir.
Las principales características del empleo deacidificantes están recogidos en la siguiente tabla.
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ACIDIFICANTES
INORGANICOS ORGANICOS
– Baja dosis de incorporación – Dosis de incorporación – Precio realmente bajo alta (2-3%) – Argumentación técnica – Precio relativamente alto poco contrastada – Alta fiabilidad técnica – Difícil manipulación – Alto poder corrosivo (riesgo toxicidad) – Ligera reducción del consumo – Alto poder corrosivo de pienso – Ligera reducción del consumo de pienso
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