Este artículo forma parte del tema de investigación «Uso de antimicrobianos, resistencia a los antimicrobianos y el microbioma de los animales destinados al consumo humano». Ver los 13 artículos.
Los ácidos orgánicos siguen teniendo una gran demanda como aditivos para piensos. Hasta la fecha, la atención se ha centrado en la seguridad alimentaria, en particular en la reducción de la incidencia de patógenos transmitidos por los alimentos en aves de corral y otros animales. Varios ácidos orgánicos se encuentran actualmente en estudio o ya se utilizan comercialmente. Entre los numerosos ácidos orgánicos que se han estudiado ampliamente, el ácido fórmico es uno de ellos. El ácido fórmico se añade a las dietas de las aves de corral para limitar la presencia de Salmonella y otros patógenos transmitidos por los alimentos en el pienso y en el tracto gastrointestinal tras la ingestión. A medida que se comprende mejor la eficacia y el impacto del ácido fórmico en el huésped y los patógenos transmitidos por los alimentos, se hace evidente que su presencia puede desencadenar vías específicas en Salmonella. Esta respuesta puede complicarse cuando el ácido fórmico entra en el tracto gastrointestinal e interactúa no solo con la Salmonella que ya lo coloniza, sino también con la propia flora microbiana intestinal. La revisión examinará los resultados actuales y las perspectivas de futuras investigaciones sobre el microbioma de las aves de corral y los piensos tratados con ácido fórmico.
Tanto en la producción ganadera como en la avícola, el reto reside en desarrollar estrategias de gestión que optimicen el crecimiento y la productividad, a la vez que limitan los riesgos para la inocuidad alimentaria. Históricamente, la administración de antibióticos en concentraciones subterapéuticas ha mejorado la salud, el bienestar y la productividad animal (1-3). Desde la perspectiva del mecanismo de acción, se ha propuesto que los antibióticos administrados en concentraciones subinhibitorias median las respuestas del huésped modulando la flora gastrointestinal (GI) y, a su vez, sus interacciones con el huésped (3). Sin embargo, la preocupación constante por la posible propagación de patógenos alimentarios resistentes a los antibióticos y su posible asociación con infecciones resistentes a los antibióticos en humanos ha llevado a la retirada gradual del uso de antibióticos en animales destinados al consumo (4-8). Por lo tanto, el desarrollo de aditivos y mejoradores de piensos que cumplan al menos algunos de estos requisitos (mejora de la salud, el bienestar y la productividad animal) reviste gran interés tanto desde la perspectiva de la investigación académica como del desarrollo comercial (5, 9). Diversos aditivos comerciales para piensos se han introducido en el mercado de alimentos para animales, incluyendo probióticos, prebióticos, aceites esenciales y compuestos relacionados de diversas fuentes vegetales, así como sustancias químicas como los aldehídos (10-14). Otros aditivos comerciales para piensos comúnmente utilizados en aves de corral incluyen bacteriófagos, óxido de zinc, enzimas exógenas, productos de exclusión competitiva y compuestos ácidos (15, 16).
Entre los aditivos químicos para piensos existentes, los aldehídos y los ácidos orgánicos han sido históricamente los compuestos más estudiados y utilizados (12, 17–21). Los ácidos orgánicos, en particular los ácidos grasos de cadena corta (AGCC), son conocidos antagonistas de las bacterias patógenas. Estos ácidos orgánicos se utilizan como aditivos para piensos no solo para limitar la presencia de patógenos en la matriz del alimento, sino también para ejercer efectos activos sobre la función gastrointestinal (17, 20–24). Además, los AGCC se producen por fermentación de la flora intestinal en el tracto digestivo y se cree que desempeñan un papel mecanístico en la capacidad de algunos probióticos y prebióticos para contrarrestar los patógenos ingeridos en el tracto gastrointestinal (21, 23, 25).
A lo largo de los años, diversos ácidos grasos de cadena corta (AGCC) han atraído mucha atención como aditivos alimentarios. En particular, el propionato, el butirato y el formiato han sido objeto de numerosos estudios y aplicaciones comerciales (17, 20, 21, 23, 24, 26). Si bien los primeros estudios se centraron en el control de patógenos transmitidos por los alimentos en piensos para animales y aves de corral, estudios más recientes han cambiado su enfoque hacia la mejora general del rendimiento animal y la salud gastrointestinal (20, 21, 24). El acetato, el propionato y el butirato han atraído mucha atención como aditivos alimentarios ácidos orgánicos, entre los cuales el ácido fórmico también es un candidato prometedor (21, 23). Se ha prestado mucha atención a los aspectos de seguridad alimentaria del ácido fórmico, en particular a la reducción de la incidencia de patógenos transmitidos por los alimentos en el pienso para el ganado. Sin embargo, también se están considerando otros posibles usos. El objetivo general de esta revisión es examinar la historia y el estado actual del ácido fórmico como mejorador de piensos para el ganado (Figura 1). En este estudio, examinaremos el mecanismo antibacteriano del ácido fórmico. Además, analizaremos con más detalle sus efectos en el ganado y las aves de corral, y analizaremos posibles métodos para mejorar su eficacia.
Fig. 1. Mapa conceptual de los temas abordados en esta revisión. En particular, los objetivos generales se centraron en: describir la historia y el estado actual del ácido fórmico como mejorador de la alimentación animal, los mecanismos antimicrobianos del ácido fórmico y el impacto de su uso en la salud animal y avícola, y los posibles métodos para mejorar su eficacia.
La producción de alimentos para ganado y aves de corral es una operación compleja que implica múltiples pasos, incluyendo el procesamiento físico del grano (p. ej., molienda para reducir el tamaño de partícula), el procesamiento térmico para peletización y la adición de múltiples nutrientes a la dieta dependiendo de las necesidades nutricionales específicas del animal (27). Dada esta complejidad, no es sorprendente que el procesamiento de alimentos exponga el grano a una variedad de factores ambientales antes de que llegue al molino de alimentos, durante la molienda y posteriormente durante el transporte y la alimentación en raciones de alimentos compuestos (9, 21, 28). Por lo tanto, a lo largo de los años, se ha identificado un grupo muy diverso de microorganismos en los alimentos, incluyendo no solo bacterias sino también bacteriófagos, hongos y levaduras (9, 21, 28–31). Algunos de estos contaminantes, como ciertos hongos, pueden producir micotoxinas que representan riesgos para la salud de los animales (32–35).
Las poblaciones bacterianas pueden ser relativamente diversas y dependen en cierta medida de los respectivos métodos utilizados para el aislamiento e identificación de microorganismos, así como de la fuente de la muestra. Por ejemplo, el perfil de composición microbiana puede diferir antes del tratamiento térmico asociado con la peletización (36). Aunque los métodos clásicos de cultivo y siembra en placa han proporcionado cierta información, la aplicación reciente del método de secuenciación de próxima generación (NGS) basado en el gen 16S rRNA ha proporcionado una evaluación más completa de la comunidad del microbioma del forraje (9). Cuando Solanki et al. (37) examinaron el microbioma bacteriano de granos de trigo almacenados durante un período de tiempo en presencia de fosfina, un fumigante para el control de insectos, encontraron que el microbioma era más diverso después de la cosecha y después de 3 meses de almacenamiento. Además, Solanki et al. (37) (37) demostraron que Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria, Bacteroidetes y Planctomyces eran los filos dominantes en los granos de trigo, Bacillus, Erwinia y Pseudomonas eran los géneros dominantes, y Enterobacteriaceae constituía una proporción menor. Con base en comparaciones taxonómicas, concluyeron que la fumigación con fosfina alteró significativamente las poblaciones bacterianas, pero no afectó la diversidad fúngica.
Solanki et al. (37) demostraron que las fuentes de alimento también pueden contener patógenos transmitidos por alimentos que pueden causar problemas de salud pública, basándose en la detección de Enterobacteriaceae en el microbioma. Patógenos transmitidos por alimentos como Clostridium perfringens, Clostridium botulinum, Salmonella, Campylobacter, Escherichia coli O157:H7 y Listeria monocytogenes se han asociado con alimento para animales y ensilado (9, 31, 38). Actualmente se desconoce la persistencia de otros patógenos transmitidos por alimentos en alimento para animales y aves de corral. Ge et al. (39) analizaron más de 200 ingredientes de alimento para animales y aislaron Salmonella, E. coli y Enterococci, pero no detectaron E. coli O157:H7 ni Campylobacter. Sin embargo, matrices como el alimento seco pueden servir como fuente de E. coli patógena. Al rastrear la fuente de un brote de 2016 de Escherichia coli productora de toxina Shiga (STEC) serogrupos O121 y O26 asociado con enfermedad humana, Crowe et al. (40) utilizaron secuenciación de genoma completo para comparar aislamientos clínicos con aislamientos obtenidos de productos alimenticios. Con base en esta comparación, concluyeron que la fuente probable era harina de trigo cruda de baja humedad de molinos harineros. El bajo contenido de humedad de la harina de trigo sugiere que STEC también puede sobrevivir en alimento para animales de baja humedad. Sin embargo, como señalan Crowe et al. (40), el aislamiento de STEC de muestras de harina es difícil y requiere métodos de separación inmunomagnética para recuperar un número suficiente de células bacterianas. Procesos de diagnóstico similares también pueden complicar la detección y el aislamiento de patógenos raros transmitidos por alimentos en alimento para animales. La dificultad en la detección también puede deberse a la larga persistencia de estos patógenos en matrices de baja humedad. Forghani et al. (41) demostraron que la harina de trigo almacenada a temperatura ambiente e inoculada con una mezcla de serogrupos O45, O121 y O145 de Escherichia coli enterohemorrágica (EHEC) y Salmonella (S. Typhimurium, S. Agona, S. Enteritidis y S. Anatum) era cuantificable a los 84 y 112 días y aún detectable a las 24 y 52 semanas.
Históricamente, Campylobacter nunca se ha aislado del alimento para animales ni aves de corral mediante métodos de cultivo tradicionales (38, 39), aunque sí se puede aislar fácilmente del tracto gastrointestinal de aves y productos avícolas (42, 43). Sin embargo, el alimento aún presenta ventajas como fuente potencial. Por ejemplo, Alves et al. (44) demostraron que la inoculación de alimento para pollos de engorde con C. jejuni y su posterior almacenamiento a dos temperaturas diferentes durante 3 o 5 días resultó en la recuperación de C. jejuni viables y, en algunos casos, incluso en su proliferación. Concluyeron que C. jejuni puede sobrevivir en el alimento para aves de corral y, por lo tanto, podría ser una fuente potencial de infección para los pollos.
La contaminación de alimentos para animales y aves de corral por Salmonella ha recibido mucha atención en el pasado y sigue siendo el foco de esfuerzos continuos para desarrollar métodos de detección específicamente aplicables a los alimentos y para encontrar medidas de control más efectivas (12, 26, 30, 45–53). A lo largo de los años, muchos estudios han examinado el aislamiento y la caracterización de Salmonella en varios establecimientos y fábricas de alimentos para animales (38, 39, 54–61). En general, estos estudios indican que Salmonella se puede aislar de una variedad de ingredientes, fuentes, tipos y operaciones de fabricación de alimentos para animales. Las tasas de prevalencia y los serotipos predominantes de Salmonella aislados también variaron. Por ejemplo, Li et al. (57) confirmaron la presencia de Salmonella spp. Se detectó en el 12,5% de 2058 muestras recolectadas de alimentos completos para animales, ingredientes para alimentos para animales, alimentos para mascotas, golosinas para mascotas y suplementos para mascotas durante el período de recopilación de datos de 2002 a 2009. Además, los serotipos más comunes detectados en el 12,5% de las muestras de Salmonella que dieron positivo fueron S. Senftenberg y S. Montevideo (57). En un estudio de alimentos listos para comer y subproductos de alimentos para animales en Texas, Hsieh et al. (58) informaron que la prevalencia más alta de Salmonella estaba en la harina de pescado, seguida de las proteínas animales, con S. Mbanka y S. Montevideo como los serotipos más comunes. Las fábricas de alimentos también presentan varios puntos potenciales de contaminación de los alimentos durante la mezcla y la adición de ingredientes (9, 56, 61). Magossi et al. (61) pudieron demostrar que pueden ocurrir múltiples puntos de contaminación durante la producción de alimentos en los Estados Unidos. De hecho, Magossi et al. (61) encontraron al menos un cultivo positivo de Salmonella en 11 fábricas de alimentos (12 ubicaciones de muestreo en total) en ocho estados de los Estados Unidos. Dado el potencial de contaminación por Salmonella durante la manipulación de alimentos, el transporte y la alimentación diaria, no es sorprendente que se estén realizando esfuerzos importantes para desarrollar aditivos alimentarios que puedan reducir y mantener niveles bajos de contaminación microbiana durante todo el ciclo de producción animal.
Se sabe poco sobre el mecanismo de la respuesta específica de Salmonella al ácido fórmico. Sin embargo, Huang et al. (62) indicaron que el ácido fórmico está presente en el intestino delgado de los mamíferos y que Salmonella spp. son capaces de producir ácido fórmico. Huang et al. (62) utilizaron una serie de mutantes de deleción de vías clave para detectar la expresión de genes de virulencia de Salmonella y encontraron que el formato puede actuar como una señal difusible para inducir a Salmonella a invadir las células epiteliales Hep-2. Recientemente, Liu et al. (63) aislaron un transportador de formato, FocA, de Salmonella typhimurium que funciona como un canal de formato específico a pH 7,0, pero también puede funcionar como un canal de exportación pasivo a pH externo alto o como un canal de importación de iones de formato/hidrógeno activo secundario a pH bajo. Sin embargo, este estudio se realizó solo en un serotipo de S. Typhimurium. La pregunta sigue siendo si todos los serotipos responden al ácido fórmico mediante mecanismos similares. Esta sigue siendo una pregunta de investigación crucial que debe abordarse en estudios futuros. Independientemente de los resultados, sigue siendo prudente utilizar múltiples serotipos de Salmonella, o incluso múltiples cepas de cada serotipo, en experimentos de cribado al desarrollar recomendaciones generales para el uso de suplementos ácidos para reducir los niveles de Salmonella en el alimento. Enfoques más recientes, como el uso de códigos de barras genéticos para codificar cepas y distinguir diferentes subgrupos del mismo serotipo (9, 64), ofrecen la oportunidad de discernir diferencias más sutiles que pueden influir en las conclusiones y la interpretación de las diferencias.
La naturaleza química y la forma de disociación del formiato también pueden ser importantes. En una serie de estudios, Beyer et al. (65–67) demostraron que la inhibición de Enterococcus faecium, Campylobacter jejuni y Campylobacter coli se correlacionaba con la cantidad de ácido fórmico disociado y era independiente del pH o del ácido fórmico no disociado. La forma química del formiato a la que están expuestas las bacterias también parece ser importante. Kovanda et al. (68) analizaron varios organismos gramnegativos y grampositivos y compararon las concentraciones inhibitorias mínimas (CIM) del formiato de sodio (500–25 000 mg/l) y una mezcla de formiato de sodio y formiato libre (40/60 m/v; 10–10 000 mg/l). Con base en los valores de CMI, se observó que el formiato de sodio solo inhibía a Campylobacter jejuni, Clostridium perfringens, Streptococcus suis y Streptococcus pneumoniae, pero no a Escherichia coli, Salmonella typhimurium ni Enterococcus faecalis. Por el contrario, una mezcla de formiato de sodio y formiato de sodio libre inhibía a todos los organismos, lo que llevó a los autores a concluir que el ácido fórmico libre posee la mayoría de las propiedades antimicrobianas. Sería interesante examinar diferentes proporciones de estas dos formas químicas para determinar si el rango de valores de CMI se correlaciona con el nivel de ácido fórmico presente en la fórmula mixta y la respuesta al ácido fórmico al 100 %.
Gomez-Garcia et al. (69) probaron combinaciones de aceites esenciales y ácidos orgánicos (como el ácido fórmico) contra múltiples aislados de Escherichia coli, Salmonella y Clostridium perfringens obtenidos de cerdos. Probaron la eficacia de seis ácidos orgánicos, incluido el ácido fórmico, y seis aceites esenciales contra los aislados de cerdos, utilizando formaldehído como control positivo. Gomez-García et al. (69) determinaron la CMI50, la CMB50 y la CMI50/CMB50 del ácido fórmico contra Escherichia coli (600 y 2400 ppm, 4), Salmonella (600 y 2400 ppm, 4) y Clostridium perfringens (1200 y 2400 ppm, 2), entre los cuales se encontró que el ácido fórmico era más efectivo que todos los ácidos orgánicos contra E. coli y Salmonella. (69) El ácido fórmico es eficaz contra Escherichia coli y Salmonella debido a su pequeño tamaño molecular y su larga cadena (70).
Beyer et al. analizaron cepas de Campylobacter aisladas de cerdos (66) y cepas de Campylobacter jejuni aisladas de aves de corral (67) y demostraron que el ácido fórmico se disocia en concentraciones consistentes con las respuestas de CMI medidas para otros ácidos orgánicos. Sin embargo, las potencias relativas de estos ácidos, incluido el ácido fórmico, han sido cuestionadas porque Campylobacter puede utilizarlos como sustratos (66, 67). La utilización de ácidos por parte de C. jejuni no es sorprendente, ya que se ha demostrado que tiene un metabolismo no glucolítico. Por lo tanto, C. jejuni tiene una capacidad limitada para el catabolismo de carbohidratos y depende de la gluconeogénesis a partir de aminoácidos y ácidos orgánicos para la mayor parte de su metabolismo energético y actividad biosintética (71, 72). Un estudio preliminar de Line et al. (73) utilizaron una matriz fenotípica que contenía 190 fuentes de carbono y demostraron que C. jejuni 11168(GS) puede utilizar ácidos orgánicos como fuentes de carbono, la mayoría de los cuales son intermediarios del ciclo del ácido tricarboxílico. Estudios posteriores de Wagli et al. (74) utilizando una matriz fenotípica de utilización de carbono mostraron que las cepas de C. jejuni y E. coli examinadas en su estudio son capaces de crecer en ácidos orgánicos como fuente de carbono. El formato es el principal donante de electrones para el metabolismo energético respiratorio de C. jejuni y, por lo tanto, la principal fuente de energía para C. jejuni (71, 75). C. jejuni puede utilizar el formato como donante de hidrógeno a través de un complejo de formiato deshidrogenasa unido a la membrana que oxida el formato a dióxido de carbono, protones y electrones y sirve como donante de electrones para la respiración (72).
El ácido fórmico tiene una larga historia de uso como un mejorador de alimentos antimicrobiano, pero algunos insectos también pueden producir ácido fórmico para su uso como una sustancia química de defensa antimicrobiana. Rossini et al. (76) sugirieron que el ácido fórmico puede ser un componente de la savia ácida de las hormigas descrita por Ray (77) hace casi 350 años. Desde entonces, nuestra comprensión de la producción de ácido fórmico en hormigas y otros insectos ha aumentado considerablemente, y ahora se sabe que este proceso es parte de un complejo sistema de defensa de toxinas en los insectos (78). Se sabe que varios grupos de insectos, incluyendo abejas sin aguijón, hormigas puntiagudas (Hymenoptera: Apidae), escarabajos de tierra (Galerita lecontei y G. janus), hormigas sin aguijón (Formicinae), y algunas larvas de polilla (Lepidoptera: Myrmecophaga), producen ácido fórmico como una sustancia química de defensa (76, 78–82).
Las hormigas son quizás las mejor caracterizadas porque tienen acidocitos, aberturas especializadas que les permiten rociar un veneno compuesto principalmente de ácido fórmico (82). Las hormigas usan serina como precursor y almacenan grandes cantidades de formato en sus glándulas venenosas, que están suficientemente aisladas para proteger a las hormigas hospedadoras de la citotoxicidad del formato hasta que este es rociado (78, 83). El ácido fórmico que secretan puede (1) servir como una feromona de alarma para atraer a otras hormigas; (2) ser una sustancia química defensiva contra competidores y depredadores; y (3) actuar como un agente antifúngico y antibacteriano cuando se combina con resina como parte del material del nido (78, 82, 84–88). El ácido fórmico producido por las hormigas tiene propiedades antimicrobianas, lo que sugiere que podría usarse como un aditivo tópico. Esto fue demostrado por Bruch et al. (88), quienes agregaron ácido fórmico sintético a la resina y mejoraron significativamente la actividad antifúngica. Otra evidencia de la eficacia del ácido fórmico y su utilidad biológica es que los osos hormigueros gigantes, que no pueden producir ácido estomacal, consumen hormigas que contienen ácido fórmico para proveerse de ácido fórmico concentrado como ácido digestivo alternativo (89).
El uso práctico del ácido fórmico en la agricultura se ha considerado y estudiado durante muchos años. En particular, el ácido fórmico puede utilizarse como aditivo en piensos y ensilados. El formiato de sodio, tanto en forma sólida como líquida, se considera seguro para todas las especies animales, los consumidores y el medio ambiente (90). Según su evaluación (90), una concentración máxima de 10 000 mg de equivalentes de ácido fórmico/kg de pienso se consideró segura para todas las especies animales, mientras que una concentración máxima de 12 000 mg de equivalentes de ácido fórmico/kg de pienso se consideró segura para los cerdos. El uso del ácido fórmico como mejorador de piensos se ha estudiado durante muchos años. Se considera que tiene valor comercial como conservante de ensilados y agente antimicrobiano en piensos para animales y aves de corral.
Los aditivos químicos, como los ácidos, siempre han sido un elemento integral en la producción de ensilado y el manejo del alimento (91, 92). Borreani et al. (91) observaron que para lograr una producción óptima de ensilado de alta calidad es necesario mantener la calidad del forraje, conservando al mismo tiempo la mayor cantidad posible de materia seca. El resultado de dicha optimización es la minimización de pérdidas en todas las etapas del proceso de ensilado: desde las condiciones aeróbicas iniciales en el silo hasta la fermentación, el almacenamiento y la reapertura del silo para la alimentación posteriores. Los métodos específicos para optimizar la producción de ensilado de campo y la fermentación posterior del ensilado se han discutido en detalle en otra parte (91, 93-95) y no se discutirán en detalle aquí. El principal problema es el deterioro oxidativo causado por levaduras y mohos cuando el oxígeno está presente en el ensilado (91, 92). Por lo tanto, se han introducido inóculos biológicos y aditivos químicos para contrarrestar los efectos adversos del deterioro (91, 92). Otras consideraciones para los aditivos de ensilaje incluyen limitar la propagación de patógenos que pueden estar presentes en el ensilaje (por ejemplo, E. coli patógena, Listeria y Salmonella), así como hongos productores de micotoxinas (96-98).
Mack et al. (92) dividieron los aditivos ácidos en dos categorías. Los ácidos como los ácidos propiónico, acético, sórbico y benzoico mantienen la estabilidad aeróbica del ensilado cuando se alimenta a rumiantes al limitar el crecimiento de levaduras y mohos (92). Mack et al. (92) separaron el ácido fórmico de otros ácidos y lo consideraron un acidificante directo que inhibe los clostridios y los microorganismos de descomposición, a la vez que mantiene la integridad de la proteína del ensilado. En la práctica, sus formas salinas son las formas químicas más comunes para evitar las propiedades corrosivas de los ácidos en la forma no salina (91). Muchos grupos de investigación también han estudiado el ácido fórmico como aditivo ácido para el ensilado. El ácido fórmico es conocido por su rápido potencial acidificante y su efecto inhibidor sobre el crecimiento de microorganismos perjudiciales para el ensilado que reducen el contenido de proteínas y carbohidratos solubles en agua del ensilado (99). Por lo tanto, He et al. (92) compararon el ácido fórmico con aditivos ácidos en el ensilado. (100) demostraron que el ácido fórmico podía inhibir Escherichia coli y disminuir el pH del ensilado. También se añadieron al ensilado cultivos bacterianos productores de ácido fórmico y láctico para estimular la acidificación y la producción de ácido orgánico (101). De hecho, Cooley et al. (101) encontraron que cuando el ensilado se acidificaba con ácido fórmico al 3% (p/v), la producción de ácidos láctico y fórmico excedía los 800 y 1000 mg de ácido orgánico/100 g de muestra, respectivamente. Mack et al. (92) revisaron en detalle la literatura de investigación sobre aditivos para ensilado, incluyendo estudios publicados desde el año 2000 que se centraron en y/o incluyeron ácido fórmico y otros ácidos. Por lo tanto, esta revisión no discutirá estudios individuales en detalle, sino que simplemente resumirá algunos puntos clave con respecto a la eficacia del ácido fórmico como aditivo químico para ensilado. Se han estudiado tanto el ácido fórmico tamponado como el no tamponado y, en la mayoría de los casos, Clostridium spp. Sus actividades relativas (absorción de carbohidratos, proteínas y lactato, y excreción de butirato) tienden a disminuir, mientras que la producción de amoníaco y butirato disminuye y la retención de materia seca aumenta (92). El rendimiento del ácido fórmico presenta limitaciones, pero su uso como aditivo para ensilado en combinación con otros ácidos parece solucionar algunos de estos problemas (92).
El ácido fórmico puede inhibir las bacterias patógenas que representan un riesgo para la salud humana. Por ejemplo, Pauly y Tam (102) inocularon pequeños silos de laboratorio con L. monocytogenes que contenían tres niveles diferentes de materia seca (200, 430 y 540 g/kg) de raigrás y luego suplementaron con ácido fórmico (3 ml/kg) o bacterias de ácido láctico (8 × 105/g) y enzimas celulolíticas. Informaron que ambos tratamientos redujeron L. monocytogenes a niveles indetectables en el ensilado bajo en materia seca (200 g/kg). Sin embargo, en el ensilado medio en materia seca (430 g/kg), L. monocytogenes todavía era detectable después de 30 días en el ensilado tratado con ácido fórmico. La reducción en L. monocytogenes pareció estar asociada con un pH más bajo, ácido láctico y ácidos no disociados combinados. Por ejemplo, Pauly y Tam (102) observaron que los niveles de ácido láctico y ácido no disociado combinado fueron particularmente importantes, lo que puede ser la razón por la cual no se observó una reducción en L. monocytogenes en medios tratados con ácido fórmico de ensilajes con mayores contenidos de materia seca. Estudios similares deben realizarse en el futuro para otros patógenos comunes del ensilaje como Salmonella y E. coli patógena. Un análisis más completo de la secuencia de 16S rADN de toda la comunidad microbiana del ensilaje también puede ayudar a identificar cambios en la población microbiana general del ensilaje que ocurren en diferentes etapas de la fermentación del ensilaje en presencia de ácido fórmico (103). La obtención de datos del microbioma puede proporcionar apoyo analítico para predecir mejor el progreso de la fermentación del ensilaje y para desarrollar combinaciones óptimas de aditivos para mantener una alta calidad del ensilaje.
En alimentos para animales a base de granos, el ácido fórmico se utiliza como agente antimicrobiano para limitar los niveles de patógenos en diversas matrices de alimentos derivados de granos, así como en ciertos ingredientes de alimentos, como los subproductos animales. Los efectos sobre las poblaciones de patógenos en aves de corral y otros animales pueden dividirse en dos categorías: efectos directos sobre la población de patógenos del alimento en sí y efectos indirectos sobre los patógenos que colonizan el tracto gastrointestinal de los animales después de consumir el alimento tratado (20, 21, 104). Claramente, estas dos categorías están interrelacionadas, ya que una reducción de patógenos en el alimento debería resultar en una reducción de la colonización cuando el animal consume el alimento. Sin embargo, las propiedades antimicrobianas de un ácido particular añadido a una matriz de alimento pueden verse influenciadas por varios factores, como la composición del alimento y la forma en que se añade el ácido (21, 105).
Históricamente, el uso de ácido fórmico y otros ácidos relacionados se ha centrado principalmente en el control directo de Salmonella en alimentos para animales y aves de corral (21). Los resultados de estos estudios se han resumido en detalle en varias revisiones publicadas en diferentes momentos (18, 21, 26, 47, 104–106), por lo que en esta revisión solo se discuten algunos de los hallazgos clave de estos estudios. Varios estudios han demostrado que la actividad antimicrobiana del ácido fórmico en matrices de alimentos depende de la dosis y el tiempo de exposición al ácido fórmico, el contenido de humedad de la matriz de alimentos y la concentración bacteriana en el alimento y el tracto gastrointestinal del animal (19, 21, 107–109). El tipo de matriz de alimentos y la fuente de los ingredientes de los alimentos para animales también son factores influyentes. Por lo tanto, varios estudios han demostrado que los niveles de Salmonella Las toxinas bacterianas aisladas de subproductos animales pueden diferir de las aisladas de subproductos vegetales (39, 45, 58, 59, 110–112). Sin embargo, las diferencias en la respuesta a ácidos como el ácido fórmico pueden estar relacionadas con las diferencias en la supervivencia de los serotipos en la dieta y la temperatura a la que se procesa la dieta (19, 113, 114). Las diferencias en la respuesta de los serotipos al tratamiento ácido también pueden ser un factor en la contaminación de las aves de corral con alimento contaminado (113, 115), y las diferencias en la expresión de genes de virulencia (116) también pueden desempeñar un papel. Las diferencias en la tolerancia al ácido pueden, a su vez, afectar la detección de Salmonella en medios de cultivo si los ácidos transmitidos por el alimento no están adecuadamente amortiguados (21, 105, 117–122). La forma física de la dieta (en términos de tamaño de partícula) también puede influir en la disponibilidad relativa del ácido fórmico en el tracto gastrointestinal (123).
Las estrategias para optimizar la actividad antimicrobiana del ácido fórmico añadido al alimento también son cruciales. Se han sugerido concentraciones más altas de ácido para ingredientes de alimentos altamente contaminados antes de la mezcla del alimento, a fin de minimizar posibles daños a los equipos de las plantas de piensos y problemas con la palatabilidad del alimento (105). Jones (51) concluyó que la Salmonella presente en el alimento antes de la limpieza química es más difícil de controlar que la Salmonella en contacto con el alimento después del tratamiento químico. El tratamiento térmico del alimento durante el procesamiento en la planta de piensos se ha sugerido como una intervención para limitar la contaminación del alimento por Salmonella, pero esto depende de la composición del alimento, el tamaño de partícula y otros factores asociados con el proceso de molienda (51). La actividad antimicrobiana de los ácidos también depende de la temperatura, y las temperaturas elevadas en presencia de ácidos orgánicos pueden tener un efecto inhibidor sinérgico sobre la Salmonella, como se observó en cultivos líquidos de Salmonella (124, 125). Varios estudios de alimentos contaminados con Salmonella respaldan la idea de que las temperaturas elevadas aumentan la eficacia de los ácidos en la matriz del alimento (106, 113, 126). Amado et al. (127) utilizaron un diseño compuesto central para estudiar la interacción de la temperatura y el ácido (ácido fórmico o láctico) en 10 cepas de Salmonella enterica y Escherichia coli aisladas de diversos alimentos para ganado e inoculadas en pellets acidificados. Concluyeron que el calor era el factor dominante que influía en la reducción microbiana, junto con el ácido y el tipo de aislado bacteriano. El efecto sinérgico con el ácido sigue predominando, por lo que se pueden utilizar temperaturas y concentraciones de ácido más bajas. Sin embargo, también observaron que no siempre se observaban efectos sinérgicos con el ácido fórmico, lo que les llevó a sospechar que la volatilización del ácido fórmico a temperaturas más altas o los efectos amortiguadores de los componentes de la matriz del alimento eran un factor.
Limitar la vida útil del alimento antes de dárselo a los animales es una forma de controlar la introducción de patógenos transmitidos por los alimentos en el cuerpo del animal durante la alimentación. Sin embargo, una vez que el ácido del alimento ha ingresado al tracto gastrointestinal, puede continuar ejerciendo su actividad antimicrobiana. La actividad antimicrobiana de las sustancias ácidas administradas exógenamente en el tracto gastrointestinal puede depender de diversos factores, como la concentración de ácido gástrico, el sitio activo del tracto gastrointestinal, el pH y el contenido de oxígeno del tracto gastrointestinal, la edad del animal y la composición relativa de la población microbiana gastrointestinal (que depende de la ubicación del tracto gastrointestinal y la madurez del animal) (21, 24, 128–132). Además, la población residente de microorganismos anaeróbicos en el tracto gastrointestinal (que se vuelve dominante en el tracto digestivo inferior de los animales monogástricos a medida que maduran) produce activamente ácidos orgánicos a través de la fermentación, lo que a su vez también puede tener un efecto antagónico sobre los patógenos transitorios que ingresan al tracto gastrointestinal (17, 19–21).
Gran parte de la investigación inicial se centró en el uso de ácidos orgánicos, incluido el formato, para limitar la Salmonella en el tracto gastrointestinal de las aves de corral, lo cual se ha discutido en detalle en varias revisiones (12, 20, 21). Cuando estos estudios se consideran en conjunto, se pueden hacer varias observaciones clave. McHan y Shotts (133) informaron que la alimentación con ácido fórmico y propiónico redujo los niveles de Salmonella Typhimurium en el ciego de pollos inoculados con las bacterias y los cuantificaron a los 7, 14 y 21 días de edad. Sin embargo, cuando Hume et al. (128) monitorearon el propionato marcado con C-14, concluyeron que muy poco propionato en la dieta puede llegar al ciego. Queda por determinar si esto también es cierto para el ácido fórmico. Sin embargo, recientemente Bourassa et al. (134) informaron que la alimentación con ácido fórmico y propiónico redujo los niveles de Salmonella Typhimurium en el ciego de pollos inoculados con las bacterias, que se cuantificaron a los 7, 14 y 21 días de edad. (132) observaron que la alimentación con ácido fórmico a 4 g/t a pollos de engorde durante el período de crecimiento de 6 semanas redujo la concentración de S. Typhimurium en el ciego por debajo del nivel de detección.
La presencia de ácido fórmico en la dieta puede tener efectos en otras partes del tracto gastrointestinal de las aves de corral. Al-Tarazi y Alshavabkeh (134) demostraron que una mezcla de ácido fórmico y ácido propiónico podría reducir la contaminación por Salmonella pullorum (S. PRlorum) en el buche y el ciego. Thompson y Hinton (129) observaron que una mezcla comercialmente disponible de ácido fórmico y ácido propiónico aumentó la concentración de ambos ácidos en el buche y la molleja y fue bactericida contra Salmonella Enteritidis PT4 en un modelo in vitro bajo condiciones de crianza representativas. Esta noción está respaldada por datos in vivo de Bird et al. (135) que agregaron ácido fórmico al agua de bebida de pollos de engorde durante un período de ayuno simulado antes del envío, similar al ayuno que experimentan los pollos de engorde antes del transporte a una planta de procesamiento avícola. La adición de ácido fórmico al agua potable resultó en una reducción en la cantidad de S. Typhimurium en el buche y el epidídimo, y una reducción en la frecuencia de buches positivos para S. Typhimurium, pero no en la cantidad de epidídimos positivos (135). El desarrollo de sistemas de administración que puedan proteger los ácidos orgánicos mientras están activos en el tracto gastrointestinal inferior puede ayudar a mejorar la eficacia. Por ejemplo, se ha demostrado que la microencapsulación de ácido fórmico y su adición al alimento reducen la cantidad de Salmonella Enteritidis en el contenido cecal (136). Sin embargo, esto puede variar según la especie animal. Por ejemplo, Walia et al. (137) no observaron una reducción de Salmonella en el ciego o los ganglios linfáticos de cerdos de 28 días de edad alimentados con una mezcla de ácido fórmico, ácido cítrico y cápsulas de aceite esencial, y aunque la excreción de Salmonella en las heces se redujo el día 14, no se redujo el día 28. Demostraron que se previno la transmisión horizontal de Salmonella entre cerdos.
Aunque los estudios del ácido fórmico como agente antimicrobiano en la ganadería se han centrado principalmente en la Salmonella transmitida por los alimentos, también hay algunos estudios dirigidos a otros patógenos gastrointestinales. Los estudios in vitro de Kovanda et al. (68) sugieren que el ácido fórmico también puede ser eficaz contra otros patógenos gastrointestinales transmitidos por los alimentos, incluyendo Escherichia coli y Campylobacter jejuni. Estudios anteriores han demostrado que los ácidos orgánicos (p. ej., ácido láctico) y las mezclas comerciales que contienen ácido fórmico como ingrediente pueden reducir los niveles de Campylobacter en las aves de corral (135, 138). Sin embargo, como se señaló previamente por Beyer et al. (67), el uso de ácido fórmico como agente antimicrobiano contra Campylobacter puede requerir precaución. Este hallazgo es particularmente problemático para la suplementación dietética en aves de corral porque el ácido fórmico es la principal fuente de energía respiratoria para C. jejuni. Además, se cree que parte de su nicho gastrointestinal se debe a la alimentación cruzada metabólica con productos de fermentación ácida mixta producidos por bacterias gastrointestinales, como el formato (139). Este punto de vista tiene cierta base. Debido a que el formato es un quimioatrayente para C. jejuni, los mutantes dobles con defectos tanto en la formato deshidrogenasa como en la hidrogenasa han reducido las tasas de colonización cecal en pollos de engorde en comparación con las cepas de C. jejuni de tipo silvestre (140, 141). Todavía no está claro en qué medida la suplementación externa con ácido fórmico afecta la colonización del tracto gastrointestinal por C. jejuni en pollos. Las concentraciones reales de formato gastrointestinal pueden ser menores debido al catabolismo del formato por otras bacterias gastrointestinales o a la absorción de formato en el tracto gastrointestinal superior, por lo que varias variables pueden influir en esto. Además, el formato es un producto de fermentación potencial producido por algunas bacterias gastrointestinales, lo que puede influir en los niveles totales de formato gastrointestinal. La cuantificación del formato en el contenido gastrointestinal y la identificación de los genes de la formato deshidrogenasa mediante metagenómica pueden arrojar luz sobre algunos aspectos de la ecología de los microorganismos productores de formato.
Roth et al. (142) compararon los efectos de la alimentación de pollos de engorde con el antibiótico enrofloxacino o una mezcla de ácidos fórmico, acético y propiónico sobre la prevalencia de Escherichia coli resistente a los antibióticos. Se contaron los aislados de E. coli totales y resistentes a los antibióticos en muestras fecales agrupadas de pollos de engorde de 1 día de edad y en muestras de contenido cecal de pollos de engorde de 14 y 38 días de edad. Los aislados de E. coli se analizaron para determinar su resistencia a ampicilina, cefotaxima, ciprofloxacino, estreptomicina, sulfametoxazol y tetraciclina de acuerdo con los puntos de corte determinados previamente para cada antibiótico. Cuando se cuantificaron y caracterizaron las respectivas poblaciones de E. coli, ni la enrofloxacina ni la suplementación con el cóctel de ácidos alteraron el número total de E. coli aislados de los ciegos de pollos de engorde de 17 y 28 días de edad. Las aves alimentadas con la dieta suplementada con enrofloxacino presentaron mayores niveles de E. coli resistente a ciprofloxacino, estreptomicina, sulfametoxazol y tetraciclina, y menores niveles de E. coli resistente a cefotaxima en los ciegos. Las aves alimentadas con el cóctel presentaron menores números de E. coli resistente a ampicilina y tetraciclina en los ciegos, en comparación con los controles y las aves suplementadas con enrofloxacino. Las aves alimentadas con el ácido mixto también presentaron una reducción en el número de E. coli resistente a ciprofloxacino y sulfametoxazol en el ciego, en comparación con las aves alimentadas con enrofloxacino. El mecanismo por el cual los ácidos reducen el número de E. coli resistente a antibióticos sin reducir el número total de E. coli aún no está claro. Sin embargo, los resultados del estudio de Roth et al. son consistentes con los del grupo de enrofloxacino. (142) Esto podría indicar una menor diseminación de genes de resistencia a antibióticos en E. coli, como los inhibidores ligados a plásmidos descritos por Cabezon et al. (143). Sería interesante realizar un análisis más profundo de la resistencia a antibióticos mediada por plásmidos en la población gastrointestinal de aves de corral en presencia de aditivos alimentarios como el ácido fórmico y refinar este análisis mediante la evaluación del resistoma gastrointestinal.
El desarrollo de aditivos alimentarios antimicrobianos óptimos contra patógenos idealmente debería tener un impacto mínimo en la flora gastrointestinal general, particularmente en aquella microbiota considerada beneficiosa para el huésped. Sin embargo, los ácidos orgánicos administrados exógenamente pueden tener efectos perjudiciales en la microbiota gastrointestinal residente y hasta cierto punto anular sus propiedades protectoras contra patógenos. Por ejemplo, Thompson y Hinton (129) observaron una disminución en los niveles de ácido láctico del buche en gallinas ponedoras alimentadas con una mezcla de ácidos fórmico y propiónico, lo que sugiere que la presencia de estos ácidos orgánicos exógenos en el buche resultó en una reducción en los lactobacilos del buche. Los lactobacilos del buche se consideran una barrera para Salmonella y, por lo tanto, la interrupción de esta microbiota residente del buche puede ser perjudicial para la reducción exitosa de la colonización de Salmonella del tracto gastrointestinal (144). Açıkgöz et al. encontraron que los efectos del tracto gastrointestinal inferior de las aves pueden ser menores. (145) No se encontraron diferencias en la flora intestinal total ni en los recuentos de Escherichia coli en pollos de engorde de 42 días que bebieron agua acidificada con ácido fórmico. Los autores sugirieron que esto podría deberse al metabolismo del formato en el tracto gastrointestinal superior, como lo han observado otros investigadores con ácidos grasos de cadena corta (AGCC) administrados exógenamente (128, 129).
Proteger el ácido fórmico mediante alguna forma de encapsulación puede ayudarle a alcanzar el tracto gastrointestinal inferior. (146) observaron que el ácido fórmico microencapsulado aumentó significativamente el contenido total de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) en el ciego de los cerdos en comparación con los cerdos alimentados con ácido fórmico sin protección. Este resultado llevó a los autores a sugerir que el ácido fórmico puede alcanzar eficazmente el tracto gastrointestinal inferior si se protege adecuadamente. Sin embargo, varios otros parámetros, como las concentraciones de formato y lactato, aunque más altas que las de los cerdos alimentados con una dieta de control, no fueron estadísticamente diferentes de las de los cerdos alimentados con una dieta de formato sin protección. Aunque los cerdos alimentados con ácido fórmico sin protección y protegido mostraron un aumento de casi tres veces en el ácido láctico, los recuentos de lactobacilos no se alteraron con ninguno de los tratamientos. Las diferencias pueden ser más pronunciadas para otros microorganismos productores de ácido láctico en el ciego (1) que no son detectados por estos métodos y/o (2) cuya actividad metabólica se ve afectada, alterando así el patrón de fermentación de tal manera que los lactobacilos residentes producen más ácido láctico.
Para estudiar con mayor precisión los efectos de los aditivos alimentarios en el tracto gastrointestinal de los animales de granja, se necesitan métodos de identificación microbiana de mayor resolución. En los últimos años, se ha utilizado la secuenciación de nueva generación (NGS) del gen ARN 16S para identificar taxones del microbioma y comparar la diversidad de las comunidades microbianas (147), lo que ha proporcionado una mejor comprensión de las interacciones entre los aditivos alimentarios y la microbiota gastrointestinal de animales destinados al consumo, como las aves de corral.
Varios estudios han utilizado la secuenciación del microbioma para evaluar la respuesta del microbioma gastrointestinal del pollo a la suplementación con formato. Oakley et al. (148) realizaron un estudio en pollos de engorde de 42 días de edad suplementados con varias combinaciones de ácido fórmico, ácido propiónico y ácidos grasos de cadena media en su agua de bebida o alimento. Los pollos inmunizados fueron desafiados con una cepa de Salmonella typhimurium resistente al ácido nalidíxico y sus ciegos fueron removidos a los 0, 7, 21 y 42 días de edad. Se prepararon muestras de ciegos para pirosecuenciación 454 y los resultados de la secuenciación se evaluaron para la clasificación y comparación de similitud. En general, los tratamientos no afectaron significativamente el microbioma cecal o los niveles de S. Typhimurium. Sin embargo, las tasas generales de detección de Salmonella disminuyeron a medida que las aves envejecieron, como lo confirmó el análisis taxonómico del microbioma, y ​​la abundancia relativa de secuencias de Salmonella también disminuyó con el tiempo. Los autores señalan que a medida que los pollos de engorde envejecieron, la diversidad de la población microbiana cecal aumentó, observándose los cambios más significativos en la flora gastrointestinal en todos los grupos de tratamiento. En un estudio reciente, Hu et al. (149) compararon los efectos del agua potable y la alimentación con una dieta suplementada con una mezcla de ácidos orgánicos (ácido fórmico, ácido acético, ácido propiónico y formato de amonio) y virginiamicina en muestras de microbioma cecal de pollos de engorde recolectadas en dos etapas (1-21 días y 22-42 días). Aunque se observaron algunas diferencias en la diversidad del microbioma cecal entre los grupos de tratamiento a los 21 días de edad, no se detectaron diferencias en la diversidad de bacterias α o β a los 42 días. Dada la falta de diferencias a los 42 días de edad, los autores plantearon la hipótesis de que la ventaja de crecimiento puede deberse al establecimiento más temprano de un microbioma óptimamente diverso.
El análisis del microbioma centrado únicamente en la comunidad microbiana cecal puede no reflejar en qué parte del tracto gastrointestinal se producen la mayoría de los efectos de los ácidos orgánicos de la dieta. El microbioma del tracto gastrointestinal superior de los pollos de engorde puede ser más susceptible a los efectos de los ácidos orgánicos de la dieta, como lo sugieren los resultados de Hume et al. (128). Hume et al. (128) demostraron que la mayor parte del propionato añadido exógenamente se absorbió en el tracto gastrointestinal superior de las aves. Estudios recientes sobre la caracterización de microorganismos gastrointestinales también respaldan este punto de vista. Nava et al. (150) demostraron que una combinación de una mezcla de ácidos orgánicos [ácido DL-2-hidroxi-4(metiltio)butírico], ácido fórmico y ácido propiónico (HFP) afectó a la microbiota intestinal y aumentó la colonización de Lactobacillus en el íleon de los pollos. Recientemente, Goodarzi Borojeni et al. (150) demostraron que una combinación de mezcla de ácidos orgánicos [ácido DL-2-hidroxi-4(metiltio)butírico], ácido fórmico y ácido propiónico (HFP) afectó la microbiota intestinal y aumentó la colonización de Lactobacillus en el íleon de pollos. (151) estudiaron la alimentación de pollos de engorde con una mezcla de ácido fórmico y ácido propiónico en dos concentraciones (0,75% y 1,50%) durante 35 días. Al final del experimento, se extrajeron el buche, el estómago, los dos tercios distales del íleon y el ciego, y se tomaron muestras para el análisis cuantitativo de la flora gastrointestinal específica y los metabolitos mediante RT-PCR. En el cultivo, la concentración de ácidos orgánicos no afectó la abundancia de Lactobacillus o Bifidobacterium, pero aumentó la población de Clostridium. En el íleon, los únicos cambios fueron una disminución de Lactobacillus y Enterobacter, mientras que en el ciego esta flora permaneció sin cambios (151). En la concentración más alta de suplementación de ácido orgánico, la concentración total de ácido láctico (D y L) se redujo en el buche, la concentración de ambos ácidos orgánicos se redujo en la molleja y la concentración de ácidos orgánicos fue menor en el ciego. No hubo cambios en el íleon. Con respecto a los ácidos grasos de cadena corta (AGCC), el único cambio en el buche y la molleja de las aves alimentadas con ácidos orgánicos fue en el nivel de propionato. Las aves alimentadas con la concentración más baja de ácido orgánico mostraron un aumento de casi diez veces en propionato en el buche, mientras que las aves alimentadas con las dos concentraciones de ácido orgánico mostraron un aumento de ocho y quince veces en propionato en la molleja, respectivamente. El aumento de acetato en el íleon fue menos del doble. En general, estos datos respaldan la opinión de que la mayoría de los efectos de la aplicación externa de ácido orgánico fueron evidentes en el rendimiento, mientras que los ácidos orgánicos tuvieron efectos mínimos en la comunidad microbiana gastrointestinal inferior, lo que sugiere que los patrones de fermentación de la flora residente gastrointestinal superior pueden haberse alterado.
Es evidente que se necesita una caracterización más profunda del microbioma para dilucidar por completo las respuestas microbianas al formiato en todo el tracto gastrointestinal. Un análisis más profundo de la taxonomía microbiana de compartimentos gastrointestinales específicos, en particular los superiores como el buche, puede proporcionar una mejor comprensión de la selección de ciertos grupos de microorganismos. Sus actividades metabólicas y enzimáticas también pueden determinar si tienen una relación antagónica con los patógenos que entran en el tracto gastrointestinal. Asimismo, sería interesante realizar análisis metagenómicos para determinar si la exposición a aditivos químicos ácidos durante la vida de las aves selecciona bacterias residentes más tolerantes al ácido, y si la presencia o la actividad metabólica de estas bacterias representaría una barrera adicional para la colonización de patógenos.
El ácido fórmico se ha utilizado durante muchos años como aditivo químico en piensos y como acidificante de ensilados. Uno de sus principales usos es su acción antimicrobiana para limitar la cantidad de patógenos en el pienso y su posterior colonización en el tracto gastrointestinal de las aves. Estudios in vitro han demostrado que el ácido fórmico es un agente antimicrobiano relativamente eficaz contra Salmonella y otros patógenos. Sin embargo, su uso en matrices alimentarias puede verse limitado por la alta cantidad de materia orgánica en los ingredientes del pienso y su potencial capacidad tampón. El ácido fórmico parece tener un efecto antagónico sobre Salmonella y otros patógenos cuando se ingiere a través del pienso o el agua de bebida. No obstante, este antagonismo se produce principalmente en el tracto gastrointestinal superior, ya que las concentraciones de ácido fórmico pueden reducirse en el tracto gastrointestinal inferior, como ocurre con el ácido propiónico. El concepto de proteger el ácido fórmico mediante encapsulación ofrece un enfoque potencial para administrar más ácido al tracto gastrointestinal inferior. Además, estudios han demostrado que una mezcla de ácidos orgánicos es más eficaz para mejorar el rendimiento avícola que la administración de un solo ácido (152). En el tracto gastrointestinal, Campylobacter puede responder de forma diferente al formiato, ya que puede utilizarlo como donador de electrones, siendo este su principal fuente de energía. No está claro si aumentar las concentraciones de formiato en el tracto gastrointestinal sería beneficioso para Campylobacter, y esto podría no ocurrir dependiendo de la flora gastrointestinal que utilice el formiato como sustrato.
Se necesitan estudios adicionales para investigar los efectos del ácido fórmico gastrointestinal en los microbios gastrointestinales residentes no patógenos. Preferimos actuar selectivamente sobre los patógenos sin alterar los miembros del microbioma gastrointestinal que son beneficiosos para el huésped. Sin embargo, esto requiere un análisis más profundo de la secuencia del microbioma de estas comunidades microbianas gastrointestinales residentes. Si bien se han publicado algunos estudios sobre el microbioma cecal de aves tratadas con ácido fórmico, se requiere mayor atención a la comunidad microbiana del tracto gastrointestinal superior. La identificación de microorganismos y la comparación de similitudes entre las comunidades microbianas gastrointestinales en presencia o ausencia de ácido fórmico podrían ser una descripción incompleta. Se requieren análisis adicionales, incluyendo metabolómica y metagenómica, para caracterizar las diferencias funcionales entre grupos con composición similar. Dicha caracterización es crucial para establecer la relación entre la comunidad microbiana gastrointestinal y las respuestas de las aves al mejoramiento del rendimiento a base de ácido fórmico. La combinación de múltiples enfoques para caracterizar con mayor precisión la función gastrointestinal debería permitir el desarrollo de estrategias de suplementación con ácidos orgánicos más efectivas y, en última instancia, mejorar las predicciones de la salud y el rendimiento óptimos de las aves, a la vez que se limitan los riesgos para la seguridad alimentaria.
SR redactó esta reseña con la colaboración de DD y KR. Todos los autores contribuyeron significativamente al trabajo presentado en esta reseña.
Los autores declaran que esta revisión recibió financiación de Anitox Corporation para iniciar su redacción y publicación. Los financiadores no influyeron en las opiniones y conclusiones expresadas en este artículo ni en la decisión de publicarlo.
Los demás autores declaran que la investigación se llevó a cabo en ausencia de cualquier relación comercial o financiera que pudiera interpretarse como un posible conflicto de intereses.
El Dr. DD agradece el apoyo de la Escuela de Posgrado de la Universidad de Arkansas a través de una Beca de Docencia Distinguida, así como el apoyo continuo del Programa de Biología Celular y Molecular de la Universidad de Arkansas y del Departamento de Ciencias de la Alimentación. Además, los autores agradecen a Anitox por su apoyo inicial para la redacción de esta revisión.
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