Ácidos orgánicos y aceites esenciales: cómo actúan, en qué se diferencian y por qué la encapsulación lo cambia todo

Ácidos orgánicos en el pienso

La acidificación es un proceso probado para el apoyo postdestete y el control de Salmonella (Huber, et al. 2024) y el formiato de calcio (que produce ácido fórmico) es un buen ejemplo. Más allá de la higiene del pienso, los ácidos orgánicos mejoran el rendimiento en transición mediante la acidificación gástrica, la digestibilidad de las proteínas y cambios beneficiosos en la microbiota intestinal, efectos modulados por el poder tampón de la dieta y la estrategia de inclusión.

Trabajos de campo en cerdos de engorde sugieren que los ácidos orgánicos y los aceites esenciales encapsulados en el pienso pueden retrasar la seroconversión y mejorar la ganancia diaria en comparación con promotores de crecimiento antimicrobianos.

¿Cómo actúan los ácidos orgánicos?

1. Penetran en la célula. Una parte del ácido orgánico se encuentra en forma no disociada (sin carga y liposoluble), por lo que puede difundirse a través de la membrana bacteriana.
2. Acidifican el citoplasma. Dentro del citosol (casi neutro), el ácido se disocia, liberando protones (H⁺) que reducen el pH intracelular. La célula no tiene más remedio que metabolizar ATP para bombear H⁺ de vuelta al exterior, lo que colapsa la fuerza protón-motriz y consume energía.
3. Sus aniones alteran el metabolismo. Los aniones ácidos que los acompañan pueden inhibir enzimas, alterar el transporte y el equilibrio osmótico, e interferir con las vías de ADN/ARN y energía, lo que frena aún más el crecimiento o provoca la muerte.

Contrariamente a la creencia popular, los ácidos orgánicos eliminan las bacterias desde el interior, no modificando el pH intestinal.

Si ese fuera el mecanismo principal, sería altamente ineficaz, ya que el organismo restablece el pH del contenido intestinal tan pronto como desciende por debajo de los niveles fisiológicos de cada segmento del tracto gastrointestinal.

Consideración clave: la eficacia depende del ácido elegido

El efecto antimicrobiano varía según el pK_a del ácido, el pH del ambiente (que determina la fracción no disociada), la concentración y la forma de administración (p. ej., encapsulación para dirigirse a segmentos posteriores del intestino en aplicaciones en pienso). Una mezcla de ácidos en la que uno actúe como donador de protones aumenta la eficacia; p. ej., al combinar formiato cálcico y ácido cítrico, este último con tres grupos ácidos y tres pK_a, actúa como donador de protones para el formiato cálcico.

Eficacia de los ácidos orgánicos en el control de Salmonella y otros patógenos

El primer paso para evaluar si un ácido controlará un patógeno es realizar una prueba de concentración mínima inhibitoria (CMI). Esto proporcionará una primera indicación de si el ácido específico es una buena opción.

El formiato de calcio se utiliza ampliamente en dietas porcinas y es muy eficaz en el control de enterobacterias.

La Tabla 1 muestra su eficacia frente a varios serovares de Salmonella.

Tabla 1: Inhibición del crecimiento bacteriano bajo diferentes concentraciones de formiato cálcico

Como se ha comentado anteriormente, el ácido elimina eficazmente la Salmonella, pero para ello debe llegar en forma no disociada al lugar donde se encuentran los patógenos. Por este motivo, se emplean las tecnologías de encapsulación.

¿Por qué es importante la encapsulación?

La encapsulación ayuda a transportar los principios activos más allá del estómago para modular la microbiota distal, la función de barrera y los AGCC (propionato, butirato). Las respuestas prácticas dependen de la dosis, la matriz y el estado de salud.

Beneficio adicional de la encapsulación: preservación de la producción de HCl del lechón

La encapsulación garantiza que el producto evite el estómago y continúe hasta el lugar donde se encuentran las bacterias patógenas. Además, aporta un valor añadido: la inclusión de ácidos libres inhibe el desarrollo de las células parietales de la pared gástrica, responsables de la producción de HCl.

Al recubrir los ácidos, estos no son “percibidos” por los quimiorreceptores, por lo que no inhiben la formación de células parietales en lechones jóvenes. Bosi et al. (2006) evaluaron la histomorfología gástrica comparando:

• Control: sin suplementación ácida
• Formiato cálcico libre
• Formiato cálcico encapsulado

Mostraron que el formiato cálcico encapsulado no difería del grupo control en cuanto al número de células parietales y que ambos presentaron significativamente más células parietales que el formiato cálcico libre (Figura 2). Esto es crucial, ya que si tras administrar formiato cálcico libre para acidificar el estómago, se reducen las células parietales y, por lo tanto, la producción de HCl, una vez eliminado el ácido, el estómago tardará un par de días en recuperarse. Mientras tanto, la digestión será subóptima, llegará más proteína al intestino grueso y se producirá diarrea.

Combinación de ácidos orgánicos y aceites esenciales

Algunos patógenos pueden expulsar protones con bastante rapidez y, en estos casos, los ácidos orgánicos podrían no ser suficientes, por lo que es recomendable combinarlos con aceites esenciales.

¿Cómo actúan los aceites esenciales?

1. Alteran la membrana celular. Muchos principios activos de los aceites esenciales (p. ej., timol, carvacrol, eugenol, cinamaldehído) se insertan en la membrana bacteriana y aumentan su permeabilidad, permitiendo que el H⁺ y el K⁺ se filtren a través de ella. Esto colapsa los gradientes iónicos, despolariza la membrana e interfiere en procesos vitales, lo que provoca la detención del crecimiento o la muerte celular.
2. Drenan la energía celular y dañan la maquinaria celular. Una vez comprometida la membrana, las bacterias pierden fuerza protón-motriz y ATP; además, los componentes de los aceites esenciales pueden inhibir enzimas y alterar proteínas y ADN, lo que potencia el efecto letal.

Eficacia de una combinación de ácidos orgánicos y aceites esenciales encapsulados

Una combinación de formiato cálcico, ácido cítrico y aceites esenciales encapsulados fue evaluada in vitro por los autores (Neto et al comunicación personal). Se observó que el equivalente a un nivel de inclusión de 2 kg/t de pienso reduce significativamente las UFC de Salmonella Typhimurium tras 5 minutos. Resultados similares se observaron con otros serovares de Salmonella y E. coli.

Experiencias en distintos países europeos utilizando una combinación de ácidos orgánicos y aceites esenciales encapsulados, pero en una dosis diferente de 4 kg/t, para asegurar su llegada al intestino grueso y combatir múltiples patógenos (como E. coli y Salmonella), han demostrado excelentes resultados en el control de Salmonella en dietas porcinas. Un ejemplo se recoge en la Tabla 2, donde tras alimentar a los cerdos con esta combinación se observó una reducción significativa en el aislamiento de Salmonella en ganglios linfáticos ileocecales.

Tabla 2. Aislamiento de Salmonella en ganglios linfáticos ileocecales.