INTRODUCCIÓN
La producción animal cada vez se enfrenta a un sin número de problemáticas (Bastos et al., 2021), partiendo desde el cambio climático, el incalculable número de enfermedades, el uso excesivo de antibióticos como promotores de crecimientos (APC), la aparición de bacterias multirresistentes y la alta demanda de proteína de origen animal, etc. (Ayala et al., 2022).
Por las distintas limitaciones que presentan los APC en la producción de proteína animal (Sánchez-Torres et al., 2022) y para salvaguardando la salud pública en 2006 la Unión Europea y América del Norte prohibieron el uso de APC (Deminicis et al., 2021). La producción animal necesita nuevas estrategias sanitarias que acople eficacia y economía (Bastos et al., 2021), se ha impulsado investigación de sustancia no antibióticas como (probióticos, prebióticos, simbióticos, enzibióticos, ácidos orgánicos y fitobióticos) (Honorio-Javes et al., 2021; Leonor et al., 2017).
De las muchas alternativas que han surgido, los fitobióticos se muestran cómo una alternativa prometedora (Caicedo et al., 2022). Los fitobióticos o fitoquímicos son sustancias (polvo, extractos o aceites esenciales) extraídas de las plantas, ya sea de sus hojas, tallo, frutos, raíz o flores, que tienen una capacidad bactericida o bacteriostática, entre otros (Bastos et al., 2021) y que al ser añadidos a las dietas de los animales mejora significativamente los parámetros productivos (Buenaño & Sánchez, 2022).
Entre los compuestos bioactivos de los fitobióticos incluyen (carvacrol, flavonoides ,p-cimeno timol, linalool γ-terpineno, sabineno, saponinas, α-thujene, α-terpineno, n-alcanos, sesquiterpenos, eugenol, cumarinas, antocianidinas, eugenol, y otros) (Caicedo et al., 2022); sin embargo, debido a su diversidad de compuestos bioactivos, para poder ser incluidos en el agua o la dieta de los animales, es necesario de un procesamiento específico para mejorar la estabilidad, especificidad y calidad del producto, de esta manera aplicarlo a diferentes especies de una manera más eficaz y económica (Costa et al., 2011; Rosabal et al., 2017).
Un gran número de investigaciones reportan el uso de fitobióticos en distintos animales de interés zoo-técnico y concuerdan que los fitobióticos se caracte-rizan por su capacidad antiinflamatoria, antimicro-biana, promotor de crecimiento, antioxidantes, mayor digestibilidad de los nutrientes, entre otros (Gara et al., 2018; Kikusato, 2021); sin embargo, debido a que un fitobiótico está constituido por distintos com-puestos bioactivos, complejas estructuras químicas y moleculares, su biodisponibilidad puede ser afectados por una variedad de factores (Gessner et al., 2017; Manach et al., 2004) o también tener efecto negativo en los animales debido a su variabilidad fisiológica de estos. A esto hay que sumar el arduo esfuerzo de la comunidad científica que viene desarrollando importantes investigaciones sobre el uso de fitobióticos en la producción animal, lo cual se muestra en la Figura 2, se puede inferir que a partir del año 2011 hubo un incremento considerable de investigaciones sobre la aplicación de fitobióticos en la producción de diferentes especies de interés zootécnico, esto nos da entender que esta alternativa está teniendo una aceptación por parte de la industria pecuaria.
El objetivo de esta revisión es organización y selección los estudios más relevantes realizados sobre la aplicación de fitobióticos en la producción de las diferentes especies de interés zootécnico y el rol que desempeñan en la seguridad alimentaria, de esta manera proporcionar a la comunidad científica información actualizada.
¿Qué son los fitobióticos?
Conocidos también como fitoquímos o fitogénicos, son sustancias complejas de compuestos bioactivos (Bava et al., 2024; Miranda et al., 2021) que derivadas de cualquier parte de las plantas, estas pueden ser en polvo, aceite esencial o extractos (Caicedo et al., 2022), estos compuestos bioactivos son principalmente metabolitos secundarios o especializados (Gara et al., 2018), como muestra la Figura 1 los metabolitos secundarios o especializados se dividen en 3 grupos como terpenoides, compuestos fenólicos, glicósidos y alcaloides, y estos se dividen varias subcategorías (Gara et al., 2018; Bhattacharya Sujata & Puri, 2018). Los compuestos bioactivos son generados
mediante rutas biosintéticas y metabólicas de la planta en respuesta a la interacción con su medio (Deminicis et al., 2021).
Mecanismos de acción
Múltiples investigaciones postulan que los fitobióticos atribuyen una actividad antioxidante. Sin embargo, vastas investigaciones han demostrado que estos compuestos también tienen efectos antiinflamatorios, antimicrobianos, modificadores de la microbiota intestinal, moduladores de la transcripción, mejora-dores de la digestibilidad de los alimentos, entre otros (De et al., 2018; Kikusato, 2021).
Fitobióticos y su acción antimicrobiana
La amplia gama de compuestos bioactivos de los fitobióticos tiene la capacidad de afectar a bacterias, virus, hongos, protozoarios, ácaros, larvas e insecto (Valenzuela-Grijalva et al., 2017), por ejemplo los terpenoides como el mentol, timol, carvacrol, linalol, geraniol, acetato de linalilo) por lo general lo encontramos en los aceites esenciales, son potentes microbicidas (Gessner et al., 2017).
Estos compuestos bioactivos actúan alterando el quorum sensing de las bacterias (segregación de pequeñas moléculas señalizadoras que permiten la intercomunicación entre ellas), de esta manera se evita el desarrollo bacteriano (Bhattacharya Sujata & Puri, 2018). Por otro lado, estas sustancias bioactivas también tienen efecto sobre la síntesis de proteínas, inhibición de síntesis de ATP, reducción del pH intracelular, y cambios en el citoplasma bacteriano, de esta manera se le atribuye un efecto bactericida y bacteriostático (Bastos et al., 2021; Kikusato, 2021).
Fitobióticos y su efecto antioxidante
En los últimos años, se han reportado una gran cantidad de investigaciones donde reportan que algunos fitobióticos como los flavonoides y los osterpenoides (timol, carvacrol y eugenol) (Bastos et al., 2021), contribuyen en la eliminación de radicales libres (ROS), induciendo a la producción de enzimas antioxidantes como la superóxido dismutasa (Kikusato, 2021). Se ha reportado que la quercetina y el resveratrol son las que activan la vía de Nrf2 (factor de transcripción que regula la expresión de enzimas y proteínas antioxidantes), de esta manera eliminar los ROS (Bhattacharya Sujata & Puri, 2018).
Fitobióticos como promotores de crecimiento
A pesar de que los fitobióticos vienen siendo utilizados hace bastante tiempo como promotores de crecimiento, su mecanismos de acción que lo subyacen aún no han dilucidado por completo Kikusato, (2021); Valenzuela-Grijalva et al, (2017) propusieron 4 principales mecanismos: 1) En función al sabor y tipo de fitobiótico suplementado, se incrementa la ingesta de alimento y estado de la dieta 2) Regula la fermentación ruminal debido a su actividad antimicrobiana., 3) Mejora la función intestinal, por ende optimiza la digestión y absorción de nutrientes. 4) Producir efectos anabólicos directos e indirectos en los tejidos diana activando los sistemas de defensa hormonales y antioxidantes. Esto influye en las características de la canal, mejora de la calidad de la carne y los parámetros de producción, (Voroshilin et al., 2020).
Fitobióticos y su efecto antiinflamatorio
Se ha logrado identificar fitobióticos con capacidad antiinflamatoria, entre ellos destacan el limoneno, α-terpineol, δ-3-careno, α-pineno y 1,8-cineo, estos actúan inhibiendo la liberación de leucotrienos e histamina, así reduce los mediadores inflamatorios como ciclooxigenasa-2 (COX-2) y por ende la liberación de prostaglandina (Bastos et al., 2021). Debido a esta peculiaridad, los fitobióticos son incluidos en la dieta de animales con el objetivo de controlar inflamaciones intestinales causada por diferentes patógenos u otros factores.
Usos y nuevos enfoques de los fitobióticos en la producción animal
En los últimos años la producción animal ha evolucionado en gran medida, en especial el sector avícola y la porcicultura, han tenido un desarrollo poblacional y genético significativo (Mehdi et al., 2018), y unos de sus principales desafíos desde la perspectiva económica e inocuidad, es la alimentación animal (Alkindi et al., 2019). Para garantizar la salud y obtener un máximo rendimiento de los animales, se han utilizado múltiples aditivos nutricionales y no nutricionales (Pandey et al., 2019), entre ellos se tienen a los modificadores de la digestión como (enzimas, minerales y tampones) (Espinosa & Stein, 2021); modificadores del metabolismo (hormonas), antibióticos promotores de crecimiento(APC), probiótico, prebióticos, simbióticos, entre otros (Fathima et al., 2022; Yaqoob et al., 2022; Asif et al., 2022).
Los APC tiene gran influencia en el rendimiento de los animales; sin embargo, se está generando resistencia antimicrobiana (RAM), y tiene efecto residual en los productos de origen animal (Aarestrup & Wegener, 1999), por cuestiones de inocuidad alimentaria cada vez en más países se están restringiendo. Todo esto trae consigo de que se estén optando por el uso de insumos naturales, dentro de estos se encuentra los fitobióticos, (Kikusato, 2021), cabe destacar que falta mucho por investigar en profundidad a los fitobióticos, debido a que están constituidos por complejas y diversas sustancias bioactivas, que independientemente pueden tener igual o distinto efecto en los animales (Alves et al., 2022; Kimminau et al., 2023), múltiples investigaciones reportan que los fitobióticos están siendo empleados de una manera continua, mejorando su rendimiento productivo, la calidad de productos y garantizan su inocuidad (Liebl et al., 2022; Yu et al., 2022), debido a que disminuye la carga patógena mala, aumenta de la secreción de mucosa y tiene efecto sobre las características morfométricas del sistema gastrointestinal, mejora la digestibilidad de los alimentos e incluso actúan como antioxidantes (Rafeeq et al., 2022).
La comunidad científica en su arduo trajo a lo largo de los años han encontrado nuevos productos que cumplen con los estándares de inocuidad y amigables con el ambiente. Como hace constar la Figura 2, en el periodo 2011-2020 existió un crecimiento muy notorio de la producción científica sobre la incorporación de fitobióticos en la producción animal, sin embargo, para el periodo 2021 - 2023 hay un decreciente número de investigaciones, se infiere que las investigaciones van mucho más a fondo, centrándose en los compuestos bioactivos o metabolitos secundarios por lo que sus palabras claves cambian. Siendo los países como India, Brasil, Estados Unidos y China los principales países que más publicaciones tienen referente al tema.
La producción animal es un sector complejo debido a la variedad de animales de interés zootécnico que se cría, por lo consiguiente cada especie indepen-dientemente afronta nuevos problemas y retos tanto en sanidad, alimentación, nutrición, mejora genética y el cambio climático; esto trae consigo a la necesidad de que se investigue muy a detalle el uso de fitobióticos en las diferentes especies, evaluando su efecto positivos y adversos, potencialidades entre otros (Alves et al., 2022; Kimminau et al., 2023).
Se realizó una búsqueda exhaustiva en la base de datos Scopus, los resultados se ven reflejados en la Figura 3 de los diversos artículos publicados en los últimos 10 años sobre el uso de fitoquímicos en diferentes especies como (Aves, porcinos, ovinos, caprinos, bovino, equinos, abejas, cuyes, conejos, equinos y peces) Los criterios de búsqueda correspondieron a los años entre 2014- 2023, título del artículo, resumen, y palabras clave: utilizando las palabras claves (phytobiotics or phytochemicals or plants extracts or herbs extracts or secondary metabolites), palabras asociadas a cada especie con su respectivo nombre científico y con términos de exclusión (human and laboratory mouse) y los referentes a otros temas no relevantes para el estudio.
Como hace notar la Figura 3, en los últimos 10 años el sector avícola es quien más investiga sobre la incorporación de distintos fitobióticos en su producción, estando en primer lugar la producción de pollo de engorde, le sigue la producción de gallinas ponedoras. También se puede observar que la producción de conejos y abejas tiene una notoria producción científica y le siguen las otras especies. Cabe recalcar que la búsqueda se realizó a mediados del 2023, por lo que se aprecia un breve declive de la producción científica. Los principales resultados de las investigaciones se muestran en las tablas
Tabla 1, 2, 3, 4 y 5.
Uso de fitobióticos en la avicultura
Se estima que para el 2030 el consumo de la carne de aves aumente a 151 831.02 miles de toneladas y en el caso de los huevos a 94 745.81 miles de toneladas a nivel mundial según la Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO, 2021). Si el consumo sigue en ascenso, las producciones avícolas se enfrentará a diversos problemas y retos en sanidad animal e inocuidad (Bamidele et al., 2022; Chen et al., 2019). Por lo que los fitobióticos está siendo utilizado ampliamente en la producción animal, y se reportan resultados tanto favorables y desfavorables, tal como se muestra en la Tabla 1 (Rupasinghe et al., 2010).
Biodisponibilidad
La biodisponibilidad es la proporción (%) del compuesto bioactivo o fitogénico administrado que alcanza la circulación sistémica a través del tracto gastrointestinal después de su ingestión (Lee et al., 2016). Teniendo en cuenta a Gessner et al, (2017), refiere que los fitobióticos tienen una baja biodisponibilidad (Kikusato, 2021), aproximada-mente del 2% al 15% de los compuestos fitobióticos y sus metabolitos pueden ser absorbidos en el intestino delgado. Esto se debe a 4 principales factores.
1) Por lo general los fitobióticos generan ésteres, glucósidos o polímeros; en especial los polifenoles. Los polifenoles para poder ser absorbidos en el intestino delgado tienen que ser hidrolizados a agliconas o glucósido por intermedio de enzimas (lactasa-florizina hidrolasa y β-glucosidasa) o enzimas microbianas porque solo de esta forma pueden absorberse (Gessner et al., 2017; Manach et al., 2004).
2) Si los fitobióticos son administrados como polvo seco de partes de la planta, estos deben ser liberados de su matriz, sin embargo, este proceso puede ser limitados por la falta de enzimas específicas y la cantidad limitada de enzimas microbianas en el intestino (Manach et al., 2004).
3) Los fitobióticos y sus metabolitos se degradan aproximadamente entre 2 a 12 horas post absorción (Manach et al., 2004) y son reconocidos como xenobióticos, en los enterocitos y el hígado sufren modificaciones, como metilación, glucuronidación y sulfatación esto hace que los fitobióticos sean solubles en agua y sean excretados por la orina (Gessner et al., 2017).
4) La entrada de los fitobióticos a los tejidos diana depende de afinidad de unión a la albúmina en la sangre, y esto depende de la estructura química del fitobiótico (Liu et al., 2010), este factor también determina la tasa de eliminación en la sangre.
Investigadores como Cunha Pereira et al. (2020) reportan que ciertas sustancias bioactivas como la nicotina genera una cierta toxicidad en Apis mellifera L y Partamona helleri, también Potrich et al. (2020) expresa que los extractos de Echinodorus grandiflorus, Origanum majorana, Punica granatum y Matricaria chamomilla redujeron la sobrevivencia de las abejas obreras, provocaron cambios morfométricos de las células mesentéricas y del intestino medio. Esto trae consigo a que se sigan investigando mucho más a profundidad la farmacodinámica de los fitobióticos en las diferentes especies (Kikusato, 2021; Oktavia et al., 2017).
Desafíos actuales y futuros de los fitobióticos en la producción animal
Los fitobióticos presentan complejas estructuras químicas y moleculares, es así como factores extrínsecos como la temperatura, luz, tiempo, humedad, oxígeno, metales, entre otros (Manach et al., 2004), y factores intrínsecos en el animal como la temperatura, pH intestinal, actividad enzimática y actividad bacteriana, que pueden afectar la estabilidad y biodisponibilidad, haciendo que sean menos eficientes y eficaces (Gessner et al., 2017). Favorablemente, existen diferentes tecnologías y métodos como la microencapsulación, nanoen-capsulación y el sinergismo con otras sustancias que buscan garantizar su estabilidad y biodisponibilidad (Pandit et al., 2016; Rosales-López et al., 2019; Yesuf et al., 2023). Desde otra perspectiva, un desafío muy preocupante es la extinción de plantas de alto potencial de compuestos bioactivos (Rosales-López et al., 2019). El quinto informe sobre el Estado Mundial de las Plantas y los Hongo 2023 elaborado por el Real Jardín Botánico de Kew (Londres), reporta que a existe un sinnúmero de plantas que están en vías de peligro de extinción, incluyendo plantas de alto potencial de compuestos bioactivos, entre ellos se puede mencionar a Artemisia granatensis, Crocus serotinus, Abedul fontqueri, Maytenus ilicifolia, Magnolia dealbata, entre otras (Antonelli et al., 2023).
CONCLUSIONES
Los fitobióticos desempeñan un rol importante en la producción de animales domésticos, dado que cumplen con los estándares y normativas de inocuidad alimentarias, representan una alternativa prometedora para la reducción del uso de antibiótico promotores de crecimiento (APC); los fitobióticos van mucho más allá, ya que funcionan como antioxidante, antiinflamatorio, antimicrobiano, promotor de crecimiento, reductores en la producción de gases de efecto invernadero y mejoradores de las características organolépticas de los alimentos. Todo esto se debe a que están constituido por una gama de compuestos bioactivos que independientemente o en conjunto tienen diferentes efectos. Si embargo dado esta característica, los fitobióticos presentan ciertas limitaciones, como su biodisponibilidad, estabilidad o generar efectos adversos por el desconocimiento de su farmacodinámica. Esto trae consigo a la necesidad de seguir investigando más a profundidad sobre los fitobióticos, dado que en el mundo existe una diversidad de plantas y algunas con alto potencial fitogénico.