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Importancia de encapsulación en aditivos para alimentación animal

Encapsulación en aditivos

Actualmente existe una tendencia mundial hacia la prohibición del uso de antibióticos como promotores de crecimiento animal y como tratamiento profiláctico para evitar enfermedades durante las etapas de crecimiento del animal. Esta tendencia no es caprichosa, sino que responde a la aparición de bacterias patógenas resistentes a los antibióticos, fenómeno conocido como resistencia antimicrobiana (AMR), y que es potencialmente perjudicial para los humanos.

Esta nueva realidad ha impulsado el desarrollo de aditivos promotores de crecimiento libres de antibióticos como la principal estrategia nutricional para afrontar esta problemática. Es por eso que hoy tenemos un mercado inundado de productos que prometen alta rentabilidad en la producción de proteínas animales y que son responsables con la salud del consumidor final, basados en resultados muy buenos en pruebas de laboratorio y granjas experimentales, pero con pobre reproducibilidad en granjas comerciales.

¿Por qué no son reproducibles los resultados  de granjas experimentales en granjas comerciales?

La respuesta a esta pregunta incluye varios factores, desde diferencias en el manejo de las granjas, condiciones ambientales, características genéticas de los animales y muy comúnmente la forma de suministrar los aditivos.

Deseo hacer hincapié en esta última causa, pues es usual que en las pruebas experimentales los aditivos a evaluar se suministren de manera individual a cada animal,  adicionados como topping en el alimento y dosificados poco tiempo antes de ser consumidos, sin estar expuestos a tiempos de almacenamiento ni de transporte, condiciones que difícilmente  son repetibles en una granja comercial.
 

La razón por la cual los aditivos tienen este manejo tan especial durante los ensayos, en especial los probióticos liofilizados y algunos extractos naturales, es porque son afectados por los largos períodos de almacenamiento, altas temperaturas de proceso aplicadas en la producción de alimentos concentrados (peletizados, horneados y/o extruidos ) y además por las condiciones de los procesos digestivos.

Cuáles son los retos para un aditivo efectivo

Para que un aditivo sea efectivo en una granja comercial se debe garantizar que conserve su actividad inicial o el mayor porcentaje de ella después de  ser adicionados y procesados térmicamente en matrices alimenticias (extrusión, peletización, horneado, etc.), soportar largos tiempos de almacenamiento expuesto a oxígeno, humedad, luz, temperatura ambiente y, en el caso particular de los probióticos, soportar las condiciones gástricas (pH, temperaturas, enzimas gástricas) para ser liberados de forma controlada en el intestino.

Además la evidencia indica que una mezcla de cepas cooperantes es más efectiva que una única cepa. Incluso, los estudios más recientes demuestran que la efectividad se puede potenciar si el aditivo consta de probióticos, prebióticos, aceites esenciales y ácidos orgánicos que interactúan de forma sinérgica, mezcla conocida como eubiótica. Desafortunadamente casi todas estas moléculas son incapaces de resistir las condiciones adversas arriba descritas.

Soluciones

Entre los ingredientes que cumplen con todas las características de resistencia requeridos a un aditivo, sólo se podrían mencionar algunos microorganismos esporulados, como por ejemplo, los Bacillus subtilis o prebióticos como la pared celular de levadura, pero no muchos más.

Pues bien, teniendo en cuenta que las mezclas eubióticas son las más efectivas, se hacen relevantes las tecnologías de encapsulación que permitan proteger aquellos otros aditivos termosensibles o termolábiles.

Estas tecnologías implican el recubrimiento de los ingredientes activos sensibles dentro de una coraza, que puede liberar su contenido a velocidades controladas una vez que se activa por un estímulo externo (por ejemplo, temperatura, pH, enzimas, etc.).

Breve reseña de métodos de encapsulación:

Es importante tener en cuenta que no todas las tecnologías de encapsulación son iguales, ni son aplicables a todos los principios activos, pero se pueden dividir en dos métodos principalmente: físico-mecánicas como Spray Drying y físico-químicas como la extrusión o emulsión.

           Emulsión:  Consiste en añadir un pequeño volumen de la suspensión de polímero-principio activo a un gran volumen de aceite vegetal. A continuación, la mezcla se homogeniza para formar una emulsión de agua en aceite. Una vez que se forma la emulsión de agua en aceite, el polímero soluble en agua debe insolubilizarse para formar partículas de gel diminutas dentro de la fase de aceite. El método de insolubilización elegido depende del tipo de material de soporte utilizado. Las perlas se recolectan después  por filtración.

            Spray Drying: El principio de la técnica de spray drying consiste en disolver un polímero, en la fase continua (generalmente agua), que rodea las partículas del principio activo dentro de  gotas asperjadas. El proceso de secado hace que esta solución se contraiga en una envoltura de polímero puro que encierra el material del núcleo. Las cápsulas resultantes se obtienen como polvo seco de flujo libre.

Extrusión: El principio de esta técnica consiste en preparar una solución hidrocoloide, agregar el ingrediente probiótico a la solución y hacer gotear la suspensión a través de una aguja de jeringa o una máquina rociadora con boquilla en forma de gotas que se dejan caer libremente en un baño de solución o endurecedora. Después se recolectan las perlas endurecidas.

Cada técnica posee ventajas y desventajas que se resumen en la siguiente tabla 1.

 Spray dryingExtrusión/ExtrusionEmulsión/Emulsion
EscaladoFácilMás difícil / more difficultFácil/ Easy
Proceso de encapsulaciónSimple/SimpleDifícil
Materiales de recubrimientoMuchos/Pocos/Muchos
Tamaño y formaUniforme y pequeñoUniforme y grande/No uniforme y pequeño/
Supervivencia de microorganismosBajaAltaAlta
Tabla 1. Ventajas y desventajas de las diferentes técnicas de encapsulación. Fuente: Applications of Probiotic Encapsulation in Dairy Products – Ming-Ju Chen and Kun-Nan Chen

Cada una de las técnicas arriba descritas puede generar cápsulas con diferentes características dependiendo de los materiales de recubrimiento empleados y las variables en el proceso, información que podría ser ampliada en otro blog.

Tecnologías disruptivas de Bialtec:

En Bialtec somos conscientes de estos retos y en respuesta hemos desarrollado una tecnología que denominamos “microbiomas de precisión micro encapsulados”.

Microbiomas de precisión: Consiste en llevar las mezclas Eubióticas a un nuevo nivel de desarrollo, pues no es una mezcla de ingredientes sino que consiste en una comunidad de microorganismos que se cultivan conjuntamente de manera cuidadosa en un biorreactor, para después ser cosechados y liofilizados. Esta técnica permite obtener aditivos con altísima diversidad adaptados a convivir de manera cooperante y con acción multi-efecto.

Microencapsulación Bialtec: Tecnología patentada para recubrir los microbiomas de precisión que mezcla técnicas de emulsión y Spray, de tal forma que los protege durante el proceso de preparación y almacenamiento del concentrado, facilitando así su adición en las matrices alimenticias. Además esta microencapsulación protege los microbiomas de las condiciones de la digestión gástrica, para finalmente liberarlos de manera controlada en el intestino, permitiendo la colonización efectiva del mismo.

Conclusión:

Tal vez en este punto sienta que ha recibido mucha información, recuerde que puede volver a este blog cuantas veces lo requiera para consultar nuevamente, pero deseo resaltar tres conclusiones importantes:

  1. Un aditivo basado en una mezcla eubiótica es más efectivo que un solo componente aislado
  2. La gran mayoría de los aditivos eubióticos si no tienen un recubrimiento que les permita resistir las condiciones de preparación del alimento, almacenamiento y digestión gástricas, serán inútiles al ser aplicadas en una granja comercial. Dicho en otras palabras, de nada sirve que un aditivo contenga una gran variedad de  componentes muy potentes si estos no se encuentran protegidos de alguna forma, pues  se van a degradar antes de llegar a su punto de acción.
  3. Los métodos de encapsulación ofrecen una gran alternativa para proteger los aditivos, pero se debe tener en cuenta que no todas las técnicas son iguales ni son aplicables a todas las condiciones.

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