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. Actualmente se están estudiando varios ácidos orgánicos o ya se utilizan comercialmente. Entre los muchos ácidos orgánicos que se han estudiado exhaustivamente, el ácido fórmico es uno de ellos. El ácido fórmico se añade a la dieta 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 aumenta la comprensión de 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 activar vías metabólicas específicas en Salmonella. Esta respuesta puede volverse más compleja 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. Esta 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.
En la producción ganadera y avícola, el desafío radica en desarrollar estrategias de manejo que optimicen el crecimiento y la productividad, limitando al mismo tiempo los riesgos para la seguridad 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 transmitidos por los alimentos 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 humano (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) es de gran interés tanto desde la perspectiva de la investigación académica como del desarrollo comercial (5, 9). Diversos aditivos comerciales para piensos han entrado en el mercado de la alimentación animal, entre ellos 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 antagonistas bien conocidos 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 pienso, 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 para piensos. 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 orgánicos para piensos, 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 piensos para 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 ganado (Figura 1). En este estudio, examinaremos el mecanismo antibacteriano del ácido fórmico. Además, analizaremos con mayor detalle sus efectos en el ganado y las aves de corral, y discutiremos posibles métodos para mejorar su eficacia.
Figura 1. Mapa conceptual de los temas tratados en esta revisión. En particular, se hizo hincapié en los siguientes objetivos generales: describir la historia y el estado actual del ácido fórmico como mejorador de piensos para el ganado, 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 alimento para ganado y aves de corral es una operación compleja que involucra múltiples etapas, incluyendo el procesamiento físico del grano (por ejemplo, molienda para reducir el tamaño de partícula), el procesamiento térmico para la peletización y la adición de múltiples nutrientes a la dieta según las necesidades nutricionales específicas del animal (27). Dada esta complejidad, no sorprende que el procesamiento del alimento exponga el grano a una variedad de factores ambientales antes de que llegue a la fábrica de alimentos, durante la molienda y posteriormente durante el transporte y la alimentación en raciones compuestas (9, 21, 28). Así, a lo largo de los años, se ha identificado un grupo muy diverso de microorganismos en el alimento, 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 el peletizado (36). Aunque los métodos clásicos de cultivo y siembra en placa han proporcionado cierta información, la reciente aplicación 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 de 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 constituían 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 los alimentos que pueden causar problemas de salud pública según la detección de Enterobacteriaceae en el microbioma. Patógenos transmitidos por los alimentos como Clostridium perfringens, Clostridium botulinum, Salmonella, Campylobacter, Escherichia coli O157:H7 y Listeria monocytogenes se han asociado con alimento para animales y ensilaje (9, 31, 38). La persistencia de otros patógenos transmitidos por los alimentos en alimento para animales y aves de corral es actualmente desconocida. Ge et al. (39) examinaron más de 200 ingredientes de alimento para animales y aislaron Salmonella, E. coli y Enterococos, pero no detectaron E. coli O157:H7 ni Campylobacter. Sin embargo, matrices como el alimento seco pueden servir como fuente de E. coli patógena. En el rastreo del origen de un brote de 2016 de Escherichia coli productora de toxina Shiga (STEC) serogrupos O121 y O26 asociados 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 con bajo contenido de humedad de molinos de harina. El bajo contenido de humedad de la harina de trigo sugiere que STEC también puede sobrevivir en alimento animal con bajo contenido de 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 transmitidos por alimentos raros en alimento animal. La dificultad en la detección también puede deberse a la larga persistencia de estos patógenos en matrices con bajo contenido de 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 de piensos para animales y aves de corral mediante métodos de cultivo tradicionales (38, 39), aunque sí se puede aislar fácilmente del tracto gastrointestinal de aves de corral y sus derivados (42, 43). Sin embargo, los piensos siguen presentando ventajas como fuente potencial. Por ejemplo, Alves et al. (44) demostraron que la inoculación de pienso para pollos de engorde con C. jejuni y su posterior almacenamiento a dos temperaturas diferentes durante 3 o 5 días dio como resultado la recuperación de C. jejuni viable y, en algunos casos, incluso su proliferación. Concluyeron que C. jejuni puede sobrevivir en piensos para aves de corral y, por lo tanto, podría ser una fuente potencial de infección para los pollos.
La contaminación por Salmonella en piensos para animales y aves de corral ha recibido mucha atención en el pasado y sigue siendo un foco de esfuerzos continuos para desarrollar métodos de detección específicamente aplicables a los piensos y para encontrar medidas de control más eficaces (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 piensos (38, 39, 54–61). En general, estos estudios indican que Salmonella puede aislarse de una variedad de ingredientes, fuentes, tipos y operaciones de fabricación de piensos. 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 piensos completos para animales, ingredientes para piensos, alimentos para mascotas, golosinas para mascotas y suplementos para mascotas durante el período de recolección 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 el consumo y subproductos de alimentación animal en Texas, Hsieh et al. (58) informaron que la mayor prevalencia de Salmonella se encontraba en la harina de pescado, seguida de las proteínas animales, siendo S. Mbanka y S. Montevideo los serotipos más comunes. Las fábricas de piensos también presentan varios puntos potenciales de contaminación de piensos durante la mezcla y adición de ingredientes (9, 56, 61). Magossi et al. (61) pudieron demostrar que pueden ocurrir múltiples puntos de contaminación durante la producción de piensos en los Estados Unidos. De hecho, Magossi et al. (61) encontraron al menos un cultivo positivo de Salmonella en 11 fábricas de piensos (12 lugares de muestreo en total) en ocho estados de los Estados Unidos. Dado el potencial de contaminación por Salmonella durante la manipulación, el transporte y la alimentación diaria del pienso, no sorprende que se estén realizando importantes esfuerzos para desarrollar aditivos para piensos que puedan reducir y mantener bajos niveles de contaminación microbiana a lo largo de 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 las especies de Salmonella son capaces de producirlo. 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 específico de formato a pH 7.0, pero que también puede funcionar como un canal de exportación pasiva a pH externo alto o como un canal secundario activo de importación de formato/iones hidrógeno a pH bajo. Sin embargo, este estudio se realizó solo en un serotipo de S. Typhimurium. Queda por determinar si todos los serotipos responden al ácido fórmico mediante mecanismos similares. Esta sigue siendo una cuestión 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 elaborar recomendaciones generales para el uso de suplementos ácidos con el fin de reducir los niveles de Salmonella en el pienso. 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 formato 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 correlacionó con la cantidad de ácido fórmico disociado y fue independiente del pH o del ácido fórmico no disociado. La forma química del formato a la que están expuestas las bacterias también parece ser importante. Kovanda et al. (68) analizaron varios organismos Gram-negativos y Gram-positivos y compararon las concentraciones mínimas inhibitorias (CMI) de formato de sodio (500–25 000 mg/L) y una mezcla de formato de sodio y formato libre (40/60 m/v; 10–10 000 mg/L). Según los valores de CIM, encontraron que el formiato de sodio era inhibitorio solo contra Campylobacter jejuni, Clostridium perfringens, Streptococcus suis y Streptococcus pneumoniae, pero no contra Escherichia coli, Salmonella typhimurium ni Enterococcus faecalis. Por el contrario, una mezcla de formiato de sodio y formiato de sodio libre fue inhibitoria contra todos los microorganismos, 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 CIM se correlaciona con el nivel de ácido fórmico presente en la fórmula mixta y la respuesta al ácido fórmico al 100%.
Gómez-García et al. (69) probaron combinaciones de aceites esenciales y ácidos orgánicos (como el ácido fórmico) contra múltiples aislamientos 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 aislamientos porcinos, utilizando formaldehído como control positivo. Gómez-García et al. (69) determinaron la MIC50, la MBC50 y la MIC50/MBC50 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. examinaron 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 CIM medidas para otros ácidos orgánicos. Sin embargo, las potencias relativas de estos ácidos, incluido el ácido fórmico, han sido cuestionadas porque Campylobacter puede utilizar estos ácidos como sustratos (66, 67). La utilización de ácidos por parte de C. jejuni no es sorprendente porque 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 temprano de Line et al. (73) utilizó una matriz fenotípica que contenía 190 fuentes de carbono y demostró 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 de utilización de carbono fenotípica 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 donador 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 donador de hidrógeno a través de un complejo de formato deshidrogenasa unido a la membrana que oxida el formato a dióxido de carbono, protones y electrones y sirve como donador de electrones para la respiración (72).
El ácido fórmico tiene una larga historia de uso como mejorador de piensos antimicrobiano, pero algunos insectos también pueden producirlo para usarlo como sustancia química de defensa antimicrobiana. Rossini et al. (76) sugirieron que el ácido fórmico podría 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, incluidas las abejas sin aguijón, las hormigas puntiagudas (Hymenoptera: Apidae), los escarabajos terrestres (Galerita lecontei y G. janus), las hormigas sin aguijón (Formicinae) y algunas larvas de polilla (Lepidoptera: Myrmecophaga), producen ácido fórmico como sustancia química defensiva (76, 78–82).
Las hormigas son quizás las mejor caracterizadas porque poseen acidocitos, aberturas especializadas que les permiten rociar un veneno compuesto principalmente de ácido fórmico (82). Las hormigas utilizan serina como precursor y almacenan grandes cantidades de formato en sus glándulas venenosas, las cuales están suficientemente aisladas para proteger a las hormigas huésped de la citotoxicidad del formato hasta que este se rocía (78, 83). El ácido fórmico que secretan puede (1) servir como feromona de alarma para atraer a otras hormigas; (2) ser una sustancia química defensiva contra competidores y depredadores; y (3) actuar como 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 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 prueba 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 proporcionarse 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 ensilaje. 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 ensilaje 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 ensilaje y el manejo de la alimentación (91, 92). Borreani et al. (91) observaron que para lograr una producción óptima de ensilaje de alta calidad es necesario mantener la calidad del forraje conservando la mayor cantidad posible de materia seca. El resultado de dicha optimización es la minimización de pérdidas en todas las etapas del proceso de ensilaje: desde las condiciones aeróbicas iniciales en el silo hasta la fermentación posterior, el almacenamiento y la reapertura del silo para la alimentación. Los métodos específicos para optimizar la producción de ensilaje en campo y la fermentación posterior del ensilaje se han tratado en detalle en otras publicaciones (91, 93-95) y no se abordarán aquí en detalle. El principal problema es el deterioro oxidativo causado por levaduras y mohos cuando hay oxígeno presente en el ensilaje (91, 92). Por lo tanto, se han introducido inoculantes biológicos y aditivos químicos para contrarrestar los efectos adversos del deterioro (91, 92). Otras consideraciones para los aditivos del 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 el propiónico, acético, sórbico y benzoico mantienen la estabilidad aeróbica del ensilaje 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 deterioro mientras mantiene la integridad de la proteína del ensilaje. En la práctica, sus formas de sal son las formas químicas más comunes para evitar las propiedades corrosivas de los ácidos en su forma no salina (91). Muchos grupos de investigación también han estudiado el ácido fórmico como aditivo ácido para el ensilaje. El ácido fórmico es conocido por su rápido potencial acidificante y su efecto inhibidor sobre el crecimiento de microorganismos perjudiciales del ensilaje que reducen el contenido de proteína y carbohidratos solubles en agua del ensilaje (99). Por lo tanto, He et al. (92) compararon el ácido fórmico con aditivos ácidos en el ensilaje. (100) demostraron que el ácido fórmico podía inhibir Escherichia coli y reducir el pH del ensilaje. También se añadieron cultivos bacterianos que producían ácido fórmico y láctico al ensilaje para estimular la acidificación y la producción de ácidos orgánicos (101). De hecho, Cooley et al. (101) encontraron que cuando el ensilaje se acidificó con ácido fórmico al 3% (p/v), la producción de ácidos láctico y fórmico superó 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 ensilaje, incluidos los 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 efectividad del ácido fórmico como aditivo químico para ensilaje. Se han estudiado tanto el ácido fórmico sin tamponar como el 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 ensilaje en combinación con otros ácidos parece superar algunos de estos problemas (92).
El ácido fórmico puede inhibir 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 lácticas (8 × 10⁵/g) y enzimas celulolíticas. Informaron que ambos tratamientos redujeron L. monocytogenes a niveles indetectables en el ensilaje de baja materia seca (200 g/kg). Sin embargo, en el ensilaje de materia seca media (430 g/kg), L. monocytogenes aún era detectable después de 30 días en el ensilaje tratado con ácido fórmico. La reducción de 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 eran particularmente importantes, lo que podría explicar por qué no se observó reducción de L. monocytogenes en medios tratados con ácido fórmico a partir de ensilajes con mayor contenido de materia seca. En el futuro, deberían realizarse estudios similares para otros patógenos comunes del ensilaje, como Salmonella y E. coli patógena. Un análisis más exhaustivo de la secuencia del ARNr 16S de toda la comunidad microbiana del ensilaje también podría 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 podría brindar apoyo analítico para predecir mejor el progreso de la fermentación del ensilaje y desarrollar combinaciones óptimas de aditivos para mantener una alta calidad del ensilaje.
En los piensos para animales a base de cereales, el ácido fórmico se utiliza como agente antimicrobiano para limitar los niveles de patógenos en diversas matrices de piensos derivados de cereales, así como en ciertos ingredientes de piensos, como los subproductos animales. Los efectos sobre las poblaciones de patógenos en aves de corral y otros animales pueden dividirse en dos categorías principales: efectos directos sobre la población de patógenos del propio pienso y efectos indirectos sobre los patógenos que colonizan el tracto gastrointestinal de los animales tras consumir el pienso tratado (20, 21, 104). Es evidente que estas dos categorías están interrelacionadas, ya que una reducción de patógenos en el pienso debería resultar en una reducción de la colonización cuando el animal consume el pienso. Sin embargo, las propiedades antimicrobianas de un ácido en particular añadido a una matriz de pienso pueden verse influenciadas por diversos factores, como la composición del pienso 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 piensos 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 piensos depende de la dosis y el tiempo de exposición al ácido fórmico, el contenido de humedad de la matriz de piensos y la concentración bacteriana en el pienso y el tracto gastrointestinal del animal (19, 21, 107–109). El tipo de matriz de piensos y la fuente de los ingredientes del pienso animal 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 diferencias en la supervivencia del serotipo en la dieta y la temperatura a la que se procesa la dieta (19, 113, 114). Las diferencias en la respuesta del serotipo 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 presentes en 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 de ácido fórmico en el tracto gastrointestinal (123).
Las estrategias para optimizar la actividad antimicrobiana del ácido fórmico añadido al pienso también son críticas. Se han sugerido concentraciones más altas del ácido para ingredientes de pienso con alta contaminación antes de la mezcla del pienso para minimizar el daño potencial al equipo de la fábrica de piensos y los problemas con la palatabilidad del pienso animal (105). Jones (51) concluyó que la Salmonella presente en el pienso antes de la limpieza química es más difícil de controlar que la Salmonella en contacto con el pienso después del tratamiento químico. El tratamiento térmico del pienso durante el procesamiento en la fábrica de piensos se ha sugerido como una intervención para limitar la contaminación por Salmonella del pienso, pero esto depende de la composición del pienso, 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 piensos contaminados con Salmonella respaldan la noción de que las temperaturas elevadas aumentan la eficacia de los ácidos en la matriz del pienso (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 piensos para ganado e inoculadas en gránulos acidificados para ganado. 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 los efectos sinérgicos no siempre se observaban cuando se utilizaba 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 pienso 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 organismo del animal durante la alimentación. Sin embargo, una vez que el ácido del alimento ha entrado en el tracto gastrointestinal, puede seguir 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 anaerobios 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 mediante fermentación, que a su vez también pueden tener un efecto antagónico sobre los patógenos transitorios que entran en el 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 se consideran estos estudios 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 la bacteria 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. Aún está por determinarse 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 la bacteria, los cuales 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. Al-Tarazi y Alshavabkeh (134) demostraron que una mezcla de ácido fórmico y ácido propiónico podía reducir la contaminación por Salmonella pullorum (S. PRlorum) en el buche y el ciego. Thompson y Hinton (129) observaron que una mezcla comercial 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 cría representativas. Esta noción está respaldada por datos in vivo de Bird et al. (135) agregaron ácido fórmico al agua de bebida de pollos de engorde durante un período de ayuno simulado antes del envío, similar al ayuno al que se someten 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 del número de S. Typhimurium en el buche y el epidídimo, y una reducción en la frecuencia de buches positivos para S. Typhimurium, pero no en el número 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 reduce el número de Salmonella Enteritidis en el contenido cecal (136). Sin embargo, esto puede variar dependiendo de 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 en el día 14, no se redujo en el día 28. Demostraron que se previno la transmisión horizontal de Salmonella entre cerdos.
Aunque los estudios sobre el ácido fórmico como agente antimicrobiano en la cría de animales se han centrado principalmente en la Salmonella transmitida por los alimentos, también existen algunos estudios dirigidos a otros patógenos gastrointestinales. Estudios in vitro realizados por Kovanda et al. (68) sugieren que el ácido fórmico también puede ser eficaz contra otros patógenos gastrointestinales transmitidos por los alimentos, como Escherichia coli y Campylobacter jejuni. Estudios anteriores han demostrado que los ácidos orgánicos (por ejemplo, el ácido láctico) y las mezclas comerciales que contienen ácido fórmico como ingrediente pueden reducir los niveles de Campylobacter en aves de corral (135, 138). Sin embargo, como ya señalaron 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, ya que 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 de ácidos mixtos producidos por bacterias gastrointestinales, como el formato (139). Esta perspectiva tiene cierta base. Dado que el formato es un quimioatrayente para C. jejuni, los mutantes dobles con defectos tanto en la formato deshidrogenasa como en la hidrogenasa presentan tasas reducidas de colonización cecal en pollos de engorde en comparación con las cepas silvestres de C. jejuni (140, 141). Aún no está claro hasta qué punto 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 posible producto de fermentación 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 esclarecer algunos aspectos de la ecología de los microorganismos productores de formato.
Roth et al. (142) compararon los efectos de alimentar pollos de engorde con el antibiótico enrofloxacina o una mezcla de ácidos fórmico, acético y propiónico sobre la prevalencia de Escherichia coli resistente a los antibióticos. Se contaron los aislamientos totales y resistentes a los antibióticos de E. coli 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. Se analizó la resistencia de los aislamientos de E. coli a la ampicilina, cefotaxima, ciprofloxacina, estreptomicina, sulfametoxazol y tetraciclina según los puntos de corte previamente determinados 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 aislada del ciego de pollos de engorde de 17 y 28 días de edad. Las aves alimentadas con la dieta suplementada con enrofloxacina presentaron niveles elevados de E. coli resistente a ciprofloxacina, estreptomicina, sulfametoxazol y tetraciclina, y niveles reducidos de E. coli resistente a cefotaxima en el ciego. Las aves alimentadas con el cóctel mostraron una menor cantidad de E. coli resistente a ampicilina y tetraciclina en el ciego en comparación con los controles y las aves suplementadas con enrofloxacina. Las aves alimentadas con la mezcla de ácidos también presentaron una reducción en la cantidad de E. coli resistente a ciprofloxacina y sulfametoxazol en el ciego en comparación con las aves alimentadas con enrofloxacina. El mecanismo por el cual los ácidos reducen la cantidad de E. coli resistente a antibióticos sin reducir la cantidad 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 enrofloxacina. (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 exhaustivo 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 aún más este análisis evaluando el resistoma gastrointestinal.
El desarrollo de aditivos alimentarios antimicrobianos óptimos contra patógenos debería idealmente tener un impacto mínimo en la flora gastrointestinal general, particularmente en aquellos microbiota considerados beneficiosos para el huésped. Sin embargo, los ácidos orgánicos administrados exógenamente pueden tener efectos perjudiciales en la microbiota gastrointestinal residente y, en cierta medida, anular sus propiedades protectoras contra patógenos. Por ejemplo, Thompson y Hinton (129) observaron niveles reducidos de ácido láctico en el buche de 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 de lactobacilos en el buche. Los lactobacilos en el buche se consideran una barrera para Salmonella, y por lo tanto, la alteración de esta microbiota residente en el buche puede ser perjudicial para la reducción exitosa de la colonización de Salmonella en el tracto gastrointestinal (144). Açıkgöz et al. encontraron que los efectos en el tracto gastrointestinal inferior de las aves pueden ser menores. (145) No se encontraron diferencias en la flora intestinal total ni en el recuento de Escherichia coli en pollos de engorde de 42 días de edad que bebieron agua acidificada con ácido fórmico. Los autores sugirieron que esto puede deberse a que el formato se metaboliza 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 algún tipo de encapsulación puede ayudar a que llegue al 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 no protegido. Este resultado llevó a los autores a sugerir que el ácido fórmico puede llegar eficazmente al tracto gastrointestinal inferior si está debidamente protegido. 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 los de los cerdos alimentados con una dieta de formato no protegido. Aunque los cerdos alimentados con ácido fórmico protegido y no protegido mostraron un aumento de casi tres veces en el ácido láctico, los recuentos de lactobacilos no se vieron alterados por 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, la secuenciación de nueva generación (NGS) del gen del ARN 16S se ha utilizado para identificar taxones del microbioma y comparar la diversidad de las comunidades microbianas (147), lo que ha permitido comprender mejor las interacciones entre los aditivos alimentarios y la microbiota gastrointestinal de animales de consumo como las aves de corral.
Varios estudios han utilizado la secuenciación del microbioma para evaluar la respuesta del microbioma gastrointestinal de pollos a la suplementación con formato. Oakley et al. (148) realizaron un estudio en pollos de engorde de 42 días de edad suplementados con diversas 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 extraídos a los 0, 7, 21 y 42 días de edad. Las muestras cecales se prepararon 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 ni los niveles de S. Typhimurium. Sin embargo, las tasas generales de detección de Salmonella disminuyeron a medida que las aves envejecían, 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 envejecían, la diversidad de la población microbiana cecal aumentaba, 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 formiato 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 ocurren 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 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 esta visión. 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 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 flora gastrointestinal específica y 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). A la concentración más alta de suplementación con 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 el 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 el propionato en la molleja, respectivamente. El aumento de acetato en el íleon fue menor al 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 del tracto gastrointestinal inferior, lo que sugiere que los patrones de fermentación de la flora residente del tracto gastrointestinal superior pueden haberse alterado.
Es evidente que se necesita una caracterización más exhaustiva del microbioma para dilucidar completamente las respuestas microbianas al formato a lo largo del tracto gastrointestinal. Un análisis más profundo de la taxonomía microbiana de compartimentos gastrointestinales específicos, en particular los superiores como el buche, podría aportar información adicional sobre la selección de ciertos grupos de microorganismos. Sus actividades metabólicas y enzimáticas también podrían determinar si presentan una relación antagónica con los patógenos que ingresan al 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 a los ácidos, y si la presencia o la actividad metabólica de estas bacterias representaría una barrera adicional para la colonización por patógenos.
El ácido fórmico se ha utilizado durante muchos años como aditivo químico en piensos para animales y como acidificante de ensilaje. 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, el uso de ácido fórmico en matrices de piensos puede verse limitado por la alta cantidad de materia orgánica en los ingredientes del pienso y su potencial capacidad amortiguadora. 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 de las aves de corral que la administración de un solo ácido (152). La bacteria Campylobacter presente en el tracto gastrointestinal podría responder de manera diferente al formato, ya que puede utilizarlo como donador de electrones y este constituye su principal fuente de energía. No está claro si el aumento de las concentraciones de formato en el tracto gastrointestinal sería beneficioso para Campylobacter, y esto podría no ocurrir dependiendo de la presencia de otras bacterias gastrointestinales que puedan utilizar el formato como sustrato.
Se necesitan estudios adicionales para investigar los efectos del ácido fórmico gastrointestinal sobre los microbios gastrointestinales residentes no patógenos. Preferimos atacar selectivamente 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 necesita prestar más atención a la comunidad microbiana del tracto gastrointestinal superior. La identificación de microorganismos y la comparación de similitudes entre comunidades microbianas gastrointestinales en presencia o ausencia de ácido fórmico pueden ser una descripción incompleta. Se necesitan análisis adicionales, incluyendo metabolómica y metagenómica, para caracterizar las diferencias funcionales entre grupos composicionalmente similares. Dicha caracterización es fundamental para establecer la relación entre la comunidad microbiana gastrointestinal y las respuestas de rendimiento de las aves a los mejoradores 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, al tiempo que se limitan los riesgos para la seguridad alimentaria.
SR redactó esta reseña con la colaboración de DD y KR. Todos los autores realizaron contribuciones sustanciales al trabajo presentado en esta reseña.
Los autores declaran que esta revisión recibió financiación de Anitox Corporation para su redacción y publicación. Los financiadores no influyeron en las opiniones ni en las conclusiones expresadas en este artículo de revisión, ni en la decisión de publicarlo.
Los demás autores declaran que la investigación se llevó a cabo sin que existiera ninguna relación comercial o financiera que pudiera considerarse un posible conflicto de intereses.
El Dr. DD agradece el apoyo recibido de la Escuela de Posgrado de la Universidad de Arkansas mediante una beca de enseñanza distinguida, así como el apoyo continuo del Programa de Biología Celular y Molecular de la Universidad de Arkansas y del Departamento de Ciencias de los Alimentos. Asimismo, los autores agradecen a Anitox su apoyo inicial en la redacción de esta revisión.
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