Autores: Beltrán-Rosas, G. E., C. Kim-Mun¹, Y. Villanueva-Yupanqui²

Intervención nutricional sobre el desarrollo intestinal y la salud

Se han aplicado muchas estrategias nutricionales para mejorar la salud y maximizar la producción de cerdos. Esas estrategias incluyen, entre otras, la optimización de la formulación del alimento, la utilización de una dieta baja en proteínas en el período posterior al destete, la mejora del procesamiento y la fabricación del alimento y la suplementación de diferentes aditivos para alimentos. Se dirigen a diferentes objetivos: (1) mejora de la digestión y absorción de nutrientes, (2) regulación de la microflora intestinal a especies bacterianas más favorables, y (3) modulación inmunológica para mejorar la resistencia a las enfermedades.

En este artículo de revisión, solo nos centrare en el impacto de un fitoquímico. Los aditivos para piensos pueden o no tener una contribución nutricional, pero juegan un papel muy importante en el mantenimiento o la regulación de la salud. Muchos otros o aditivos también muestran resultados prometedores en la salud del cerdo, pero no los tratare en este artículo.

Efectos de los taninos en los porcinos

La mejora del crecimiento y la eficacia del alimento son fundamentales en la producción moderna de los porcinos. Durante más de 50 años, se ha logrado la supresión de las enfermedades y la promoción del crecimiento mediante la incorporación de diversos antibióticos o quimioterapéuticos a dosis subterapéuticas en los piensos para cerdos. Los antibióticos para la promoción del crecimiento en la producción de los animales de granja han demostrado ser efectivos para aumentar la eficiencia de la producción. En enero del 2006, el uso de antibióticos como promotores de crecimiento está prohibido en la Unión Europea. Debido a que se cree ampliamente que el uso de antibióticos como promotores del crecimiento promueve la selección de microorganismos resistentes a los antibióticos en animales de granja y la seguridad alimentaria de los consumidores.

En consecuencia, la industria porcina ha sido estimulada para buscar alternativas a los antibióticos, como los ácidos orgánicos y sus sales, ácidos grasos de cadena corta (AGCC), productos farmacéuticos, botánicos, probióticos, taninos, suplementos de nucleótidos, oligosacáridos de manano, fructo-oligosacáridos, oligofructosa. Por lo tanto, el uso de taninos podría ser una alternativa como aditivo antimicrobiano en la alimentación de cerdos.

Taninos del Castaño dulce (Castanea sativa Mill)

Las nueces del castaño se utilizan para la alimentación humana y animal, siendo ampliamente apreciadas e incluso transformadas en muchos platos y postres típicos (Fotografía 1). La madera se usa para muebles de clase alta. Las hojas se usan en muchas formulaciones etnobotánicas contra resfriados, tos, diarrea e incluso colesterol en la sangre. Además, algunas patentes indican el uso de flores de castaño en bebidas como tés y refrescos.

A diferencia de otros frutos secos y semillas, el Castaño (cultivado en estación fría) tiene pocas calorías con ricos minerales, vitaminas y ácidos grasos monoinsaturados. Se ha reportado propiedades nutricionales y bioactivos fenólicos, de las frutas y flores de castañas, además, de un alto potencial antioxidante y el perfil de compuestos fenólicos de los extractos metanólicos obtenidos de las flores. De hecho, algunas de las moléculas más antioxidantes no siempre se encuentran en las frutas, sino en matrices polifenólicas más ricas como las flores. Otras moléculas antioxidantes incluyen algunos ácidos orgánicos que, entre muchas otras actividades beneficiosas, se sabe que actúan contra los radicales libres.

Taninos

Los taninos han recibido considerable atención y probablemente son los compuestos más estudiados. Las actividades biológicas de los taninos y las respuestas de los animales a los taninos en la dieta se han revisado ampliamente, centrándose principalmente en la nutrición y producción animal. En el pasado los taninos se han considerado tradicionalmente como sustancias anti-nutricionales de las plantas, que precipitan proteínas, inhiben las enzimas digestivas y afectan la utilización de vitaminas y minerales, causando efectos crónicos o subagudos. Además, reducen la gustosidad (palatabilidad) del alimento y, en consecuencia, el consumo de alimento y el rendimiento del animal. Esto se debe a su sabor amargo y capacidad astringente, lo que disminuye la aceptación de la ración. Pero ahora se sabe que sus propiedades beneficiosas o anti-nutricionales dependen de su estructura química, la cantidad ingerida, la especie animal como es el caso de conejos y pollos a bajas concentraciones mejoran la ganancia de peso.

Los taninos son compuestos polifenólicos naturales muy complejos y diversos que se pueden encontrar en muchas especies de plantas. Estos compuestos bioactivos están presentes en el Castaño Dulce (Castanea sativa Mill. Estas frutas también tienen un contenido significativo de polifenoles, predominando el ácido gálico y el ácido elágico entre los taninos hidrolizados y condensados.

Los taninos en la alimentación animal se ha propuesto por sus efectos positivos sobre el rendimiento del crecimiento y los rasgos de calidad de la carne, el uso de taninos en el alimento de engorde, en un sistema de manejo extensivo, permitiría reducir los costos de producción y poner en el mercado productos de calidad diferenciada por un valor agregado y con grasas más saludables. Los taninos se consideran también por sus propiedades antioxidantes. Se ha reportado los efectos de taninos sobre los principales patógenos responsables de los trastornos entéricos en diferentes especies por ejemplo en aves: pollos de engorda, pavos, gallinas ponedoras, mejora la calidad de las camas debido a que mejoran la calidad de las heces, en conejos mejora la estabilidad de la microflora gastrointestinal, efectos sobre la disminución de patógenos entéricos en ganado bovino y porcino.

Estructuras químicas y presencia de taninos

Dentro de las investigaciones sobre compuestos polifenólicos (CPF), se encuentran los taninos. Los taninos son un grupo heterogéneo de compuestos fenólicos con diversas estructuras que comparten sus capacidades para unirse y precipitar proteínas. Los taninos se clasifican principalmente en 3 grupos: Taninos Hidrolizables (TH; galo y elagitaninos), Taninos Condensados (TC) también conocidos como proantocianidinas, Taninos Florotaninos (TF) y Taninos Complejos. Los primeros 2 grupos se encuentran en plantas terrestres, mientras que el TF se encuentra en algas marinas marrones.

Los taninos condensados son flavonoides oligoméricos o poliméricos que consisten en unidades de flavan-3-ol que incluyen catequina, epicatequina, galocatequina y epigalocatequina. Los TC tiene estructuras más complejas y pesos moleculares más altos que van desde 1,000 hasta 20,000 Da a diferencia de los TH.

Los TC muestran diversas propiedades físicas y químicas que, dentro del organismo que las consume, se traducen en diversas actividades biológicas: propiedades antioxidantes, quimioterapéuticas, anti-inflamatorias y antimicrobianas. Sin embargo, por su incapacidad para ser hidrolizados, se les ha involucrado en diversas actividades anti-nutricionales (e.g. secuestro de micronutrientes).

Los florotaninos, que es estructuralmente menos complejo que los taninos terrestres (TH y TC), se forma como resultado de la polimerización de floroglucinol (1, 3, 5-trihicroxibenceno). Los pesos moleculares del TF varían de 126 Da a 650 kDa. Se sintetizan principalmente a través de la vía acetato-malanato.

Los taninos hidrolizables se pueden subdividir en dos subclases: galotaninos y elagitaninos (Figura 1). Los galotaninos tienen un núcleo β-penta-O-galoil-D-glucopiranosa a la que se unen otros grupos de ésteres de galoil. Los elagitaninos se caracterizan por la presencia de dos grandes grupos de ésteres de galoil acoplado a C-C en las posiciones 2,3 y / o 4,6 de una glucopiranosa ⁴C1. Los pesos moleculares de TH varían de 500 a 3,000 Da. Son susceptibles a la hidrólisis por ácidos, bases o esterasas, por lo que pueden degradarse y absorberse fácilmente en el tracto digestivo.

Los TH, por el contrario a los TC, al poseer un núcleo glucídico (generalmente glucosa), son más susceptibles a hidrólisis en condición fisiológica, permitiendo la liberación gradual de sus componentes primarios. Diferentes TH aislados de las plantas comestibles y no comestibles, han mostrado una fuerte capacidad biológica.

Los elagitaninos (ETs) son polifenoles bioactivos que son abundantes en algunas frutas semillas, granadas, frambuesas, fresas, nueces de castilla y las almendras. Los ETs los cuales pertenecen a la clase de polifenoles de taninos hidrolizables, son derivados complejos del ácido elágico (EA), la hidrolisis de ETs con ácidos o bases producen ácido hexahidroxidifénico (HHDPA) los cuales espontáneamente se lactonizan a EA. Esta reacción ha sido utilizada para la detección y cuantificación de los ETs como equivalentes EA, después de la hidrolisis de ácido en muestras de alimento. También, en el tracto gastrointestinal (TGI) humano, los ETs que son ingeridos en la dieta son hidrolizados para liberar EA. Tanto los ETs y los EA son grandemente metabolizados por la microbiota del colon de diferentes mamíferos incluyendo ratas, cerdos y humanos. En todos estos casos los EA como los ETs producen di benzopiranones conocido como urolitina A (capaz de potenciar la renovación de las mitocondrias).

En contraste con la distribución bastante limitada de galotaninos en la naturaleza. Los ETs son constituyentes típicos de muchas familias de plantes. Con más de 500 productos naturales, caracterizados así hasta este momento. Los ETs forman el grupo más grande de taninos conocidos. También juegan un papel importante en la nutrición y son fortalecidos con numerosas propiedades biológicas incluyendo: anticancerígenos, anti-diabético, antiangiogénico, anti-aterosclerosis, anti-aterogénica, anti-trombótica, anti-inflamatorio, anti-hepatotóxicos, antibacteriales y actividades anti-replicación de VIH, ejercen una fuerte actividad antioxidantes, y los principales metabolitos de elagitanino, las urolitinas.

Los TH poseen capacidad reductora y antioxidante en ensayos in vitro, ya que son capaces de captar radicales libres, los TH son capaz de reducir el estrés oxidativo in vivo en cerdos y aves, brindando una mayor estabilidad oxidativa de la carne a través de la preservación de la vitamina E (Rezar et al., 2017). Lo que es importante considerar para mejorar la respuesta productiva de animales criados de manera intensiva y bajo ambientes adversos.

En los cerdos, se demostró que los TH, además de reducir la digestibilidad total de las proteínas, inhiben la fermentación de proteínas en el colon y reducen la producción intestinal de escatol (el escatol es producido por bacterias en el intestino delgado a partir del aminoácido triptófano y son absorbidos por el torrente sanguíneo), un compuesto del olor sexual del verraco. Debido a los posibles efectos en la digestión de proteínas y otros nutrientes, debido a sus propiedades antioxidantes, es probable que la suplementación con taninos afecta la calidad de la carne y de la canal.

Respuesta de los taninos al estrés oxidativo

Los animales de granja en sistemas de crianza intensiva están frecuentemente expuestos al estrés oxidativo, que es inducido por varios factores estresantes como el estrés nutricional, el estrés medio ambientales, el estrés fisiológico, estrés psicosocial, estrés inmunológico y estrés microbiano (Figura 3).

El estrés del destete, también se asocia con un aumento de los procesos de oxidación, lo que conduce a una alta liberación de radicales libres, también llamadas, especies reactivas de oxígeno [ERO y  por sus siglas en inglés (ROS: reactive oxygen species)], lo que da como resultado un desequilibrio entre las concentraciones de ROS y los antioxidantes intra o extracelulares, lo que produce graves pérdidas económicas durante la producción.

El estrés oxidativo puede ser definido como un desbalance entre las moléculas oxidantes y los antioxidantes, lo que genera un estado de estrés en la célula. En el metabolismo celular, las especies reactivas de oxigeno (ERO) como O₂ •-, H₂O₂ y •OH- son generadas como subproductos de la respiración celular, específicamente en la cadena transportadora de electrones. Existe una dualidad en los efectos que generan las ERO, son necesarias en procesos fisiológicos.

La integridad del epitelio intestinal está estrechamente relacionada con la salud intestinal, y el estado de oxidoreducción (redox) intestinal, puede afectar la integridad del epitelio intestinal. La dieta proporciona a los animales no solo todos los nutrientes necesarios, sino también sustancias altamente oxidables [por ejemplo, ácidos grasos poliinsaturados (AGPI)] o pro-oxidativas (metales como Fe y Cu y toxinas). Alimentar a los animales con grasa del aceite vegetal para alcanzar sus altos requerimientos de energía es solo una forma por lo cual los AGPI ligeramente oxidables ingresan al organismo. Otra forma es la suplementación con AGPI n-3 para crear productos con una calidad nutricional mejorada. Los animales alimentados con suplementos de AGPI n-3 pueden ser muy propensos al estrés oxidativo, porque la mayor cantidad de AGPI n-3  en los tejidos y el plasma aumenta la susceptibilidad del organismo a la peroxidación lipídica de la membrana, lo que puede provocar daños en los lípidos, las proteínas y el DNA. Estos cambios a nivel molecular pueden causar alteraciones adicionales en la fisiología y el comportamiento de los animales, lo que resulta en un bajo rendimiento del crecimiento, un sistema inmunitario deteriorado y una mayor susceptibilidad a diversas enfermedades.  El estrés oxidativo puede comprometer la salud y la productividad de un animal, también puede tener un efecto negativo en la calidad de la carne y puede afectar la vida útil de la carne y los productos cárnicos. En las situaciones de estrés oxidativo mencionadas anteriormente, se pueden aumentar los requerimientos de antioxidantes, por lo que se debe considerar la suplementación con antioxidantes adicionales.

Actividad biológica de los taninos

Los taninos son metabolitos secundarios de las plantas que sirven como parte del sistema de defensa química de las plantas contra la invasión de patógenos y el ataque de insectos. Los taninos han mostrado numerosas actividades biológicas y algunas de ellas, que son más importantes para la producción animal.

Propiedades antimicrobianas de los taninos se han reconocido desde hace mucho tiempo y se ha revisado una actividad bacteriostática de los TH sobre Pseudomona aeruginosa, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus y Enterobacter aerogenes y bactericida en Staphylococcus aureus, Proteus mirabilis, Acinetobacter calcoaceticus, Staphylococcus saprophyticus, Acinetobacter anitratus, Bacillus licheniformis, Micrococcus sp., Staphylococcus epidermidis, Salmonella typhi, Erwinia sp., y Klebsiella sp., Bacillus cereus, Bacillus subtilis y Acinetobacter calcoaticus, hongos y levaduras, también se ha informado que los taninos inactivan ciertos virus. Los mecanismos propuestos hasta ahora para explicar la actividad antimicrobiana de los TH incluyen la inhibición de las enzimas microbianas extracelulares, la privación de los sustratos necesarios para el crecimiento microbiano, la acción directa sobre el metabolismo microbiano mediante la inhibición de fosforilación oxidativa, la privación de iones metálicos o la formación de complejos con la membrana celular de las bacterias, causando cambios morfológicos de la pared celular y aumentando la permeabilidad de la membrana, la cual se ha demostrado que es el sitio primario de acción inhibidor de los taninos a través de la agregación celular y la interrupción de las membranas y funciones celulares.

Calidad de la carne

En los resultados obtenidos con la suplementación con taninos hidrolizables se reduce la deposición de grasa de la canal lo que también conduce a un mayor porcentaje de AGPI en el tejido graso y la capacidad de retención de agua de la carne (mayor pérdida tras la descongelación; Figura 4). 

Conclusiones

Los taninos fueron ampliamente estudiados para utilizar sus propiedades beneficiosas en la nutrición y producción animal. En la actualidad son una alternativa a los aditivos antimicrobianos usados en la alimentación de porcinos por su actividad bacteriostática, bactericida, sobre hongos y levaduras.

Los animales de producción expuestos a sistemas de crianza intensiva, como las aves y cerdos, están expuestos a factores estresantes que aumentan los procesos de oxidación generando pérdidas económicas considerables en el proceso productivo. Por lo tanto, se debe considerar la suplementación con antioxidantes adicionales como el TH, que por sus propiedades antioxidantes y sus efectos en la digestibilidad de proteínas mejoran la calidad de la carne y de la canal.

A diferencia de lo que se pensaba en el pasado los taninos no son del todo sustancias anti-nutricionales de las plantas, sino que tanto sus propiedades beneficiosas como anti-nutricionales dependerán de su estructura química, dosis ingerida y especie animal.

Citas:

¹CORPORACION EN VITAMINAS S.A de C.V. Retorno Tuera No. 21, Barrio Oxtopulco Universidad. 04318, CDMX. Coyoacán. México

²Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga. Escuela Profesional de Medicina Veterinaria. Perú.