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Proyecto MICOALGA-FEED: reducción de antibióticos en ganadería a través de hongos y microalgas

Ganadería de Precisión
Sanidad Animal
Este Grupo Operativo lleva a cabo ensayos para la producción de piensos como alimento capaz de ayudar a prevenir las enfermedades respiratorias o gastrointestinales típicas de las aves
Obtención de compuestos activos de los hongos.

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    Lucía Lloret Caulonga Directora de Innovación y Proyectos Nacionales en FEUGA (Fundación Empresa Universidad Gallega)

15 marzo 2023

En ganadería, el uso de antimicrobianos puede conducir a un aumento de la resistencia bacteriana en las explotaciones, lo que conllevaría un impacto directo en el incremento de la mortalidad, y esto en importantes pérdidas productivas, sanitarias y económicas para el sector.

Reducir o eliminar el uso antibióticos en avicultura es el objetivo del proyecto del Grupo Operativo MICOALGA-FEED, a través de dietas a base de hongos y microalgas. 

Para ello, las entidades participantes en el proyecto han venido desarrollando nuevos piensos funcionales formulados con moléculas activas extraídas de hongos y microalgas

Han sido seleccionadas considerando sus actividades antibióticas, antiinflamatorias e inmunomoduladoras. Su incorporación diaria en el alimento ayudará a prevenir enfermedades respiratorias o gastrointestinales típicas de las aves, como las causadas por bacterias del género Salmonella, E. coli o Campylobacter.

Esta iniciativa está liderada por FEUGA (Fundación Empresa Universidad Gallega), y cuenta con la participación de las empresas Hifas Veterinary, Neoalgae y Grupo UVESA

Con fecha de finalización en marzo de 2023, se han obtenido una serie de conclusiones relevantes en el marco del proyecto, que se detallan a continuación. 

Figura 1. Obtención de compuestos activos de los hongos.
Figura 1. Obtención de compuestos activos de los hongos. 

Producción de ingredientes

En primer lugar, se llevó a cabo un exhaustivo proceso de revisión bibliográfica, externa e interna, para comprobar la eficacia teórica de los productos a base de hongos y microalgas aplicados a las aves de corral. 

A partir de ello, se determinaron las especies de hongos y microalgas más adecuadas, así como su formato y dosificación

Una vez que se seleccionaron las especies que demostraron mayor potencial antimicrobiano, inmunomodulador y/o antiinflamatorio con base en la revisión bibliográfica, se inició la producción a escala piloto de hongos y microalgas para generar cantidades suficientes de estos componentes para iniciar los ensayos in vitro

Obtenidos los primeros resultados de los ensayos in vitro se comenzó con el proceso de escalado. Estos mostraron que la microalga que tenía mayor potencial era la Chlorella vulgaris (Cv), así como dos muestras de hongos elaboradas a partir de los núcleos de “seta de ostra” (P. ostreatus), ‘reishi’ (G. lucidum) y ‘shiitake’ (L. edodes). Se ha ampliado así la producción de estas especies, aumentando la eficiencia en un proceso de mejora continua, teniendo en cuenta la correcta preservación, mantenimiento y trazabilidad de los productos. 

Figura 2. Fotobiorreactor para la producción de Chlorella.

Figura 2. Fotobiorreactor para la producción de Chlorella.

Evaluación in vitro de ingredientes y combinaciones

Los primeros ensayos in vitro de los ingredientes y sus combinaciones se realizaron sobre un total de 5 muestras de 90 gramos de microalgas y 5 muestras de 100 gramos de hongos.

- Efecto antimicrobiano

En primer lugar, se seleccionaron los patógenos actúen de diana en los diferentes ensayos. Se eligieron E. coli, Campylobacter y Salmonella como las más relevantes.

Para determinar su capacidad antimicrobiana se realizaron pruebas in vitro utilizando medios de cultivo para evaluar el grado de inhibición del crecimiento de los microorganismos diana provocado por los extractos.

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- Efecto inmunomodulador

Las células del sistema inmunitario que orquestan la respuesta innata y adaptativa ante una perturbación se denominan macrófagos. Para los ensayos, se seleccionó la línea celular de macrófagos aviares HD11, en la que las citoquinas de interés fueron IL-1β, IL-6 e IL-10.

Por otro lado, hay que apreciar el doble papel de los hongos y las microalgas, ya que los macrófagos, células de defensa, pueden estar “activas” o “inactivas” según el animal esté sano o no. Cuando los macrófagos están inactivos se evalúa el efecto inmunoestimulador, mientras que cuando están activos, se estudian los efectos antinflamatorios

Figura 3. Esquema del estudio de los efectos inmunoestimulante y antiinflamatorio.

Figura 3. Esquema del estudio de los efectos inmunoestimulante y antiinflamatorio.

 

Sin embargo, antes de poder evaluar el efecto funcional de los productos, debe conocerse su biocompatibilidad con la línea celular HD11. Los ensayos han demostrado una concentración biocompatible máxima de 250 µg/mL para hongos y microalgas.

- Efecto antinflamatorio 

A diferencia del caso anterior, en esta ocasión se expusieron células HD11 (macrófagos aviares) a un activador que aumenta la expresión de citoquinas proinflamatorias en estas células y simula un contexto antiinflamatorio

A continuación, se recogieron las muestras de hongos y microalgas para evaluar la reducción de estas citoquinas, lo que significa una menor inflamación y por tanto el efecto antiinflamatorio de la muestra.

En las siguientes tablas se resumen los resultados obtenidos en cuando a la capacidad antimicrobiana, inmunomoduladora y antiinflamatoria de hongos y microalgas. Como se puede ver, todas las muestras de hongos tuvieron un efecto inmunoestimulante sobre las células de defensa inactivas

Además, las muestras M1 y M4 exhibieron efectos antinflamatorios cuando las células de defensa están activadas. Por eso M1 y M4 son las muestras más interesantes debido a su doble capacidad.

En el caso de las muestras de microalgas, tienen un efecto inmunoestimulador sobre las células de defensa inactivas. Cuando estas están activadas, sólo la muestra Cv, a una concentración de 50 µg/mL, tuvieron un efecto antiinflamatorio.

 

 

Por otro lado, no se detectó actividad antimicrobiana en ninguno de los ingredientes evaluados.

 

 

En base a los resultados obtenidos, se decidió probar la capacidad inmunomoduladora y antiinflamatoria de la combinación del hongo M1 y la microalga Cv y la combinación del hongo M4 y la microalga Cv

El resultado más satisfactorio fue la primera combinación (M1 + Cv). Estos estudios in vitro también indicaron que se deben incluir 5 veces más ingrediente del hongo M1 que de la microalga Cv para una combinación efectiva. 

Evaluación in vitro de piensos

En base a estos resultados, además del pienso control, se elaboraron piensos a los que se incorporó microalga Cv, hongos M1 y una combinación de ambas. Estos cuatro piensos se duplicaron para utilizar y valorar dos correctores salinos diferentes. Esto significa que se pusieron a disposición de los animales un total de ocho piensos MICOALGA-FEED, tal y como se muestra en la tabla 3.

 

 

La capacidad antimicrobiana, inmunomoduladora y antiinflamatoria de estos ochos piensos se analizó de acuerdo con el mismo protocolo que en los ingredientes. La primera tabla se refiere a los resultados de los piensos que contienen el corrector salino 1 y la tabla segunda se refiere a los resultados de los piensos que contienen el corrector salino 2.

 

 

 

En términos de capacidad antimicrobiana, ninguno de los piensos dio resultados positivos. 

Evaluación ‘in vitro’ de digeridos

Tan importante es la capacidad de los piensos como la digestión, que se consigue tras su paso por el sistema gastrointestinal del ave, ya que este último será ingerido por el animal en sus intestinos. 

Las fermentaciones de los alimentos se obtuvieron con un simulador de digestión gastrointestinal aviar que incluye el buche, el estómago y el intestino delgado, y que reproduce las condiciones de temperatura, tiempo y pH en cada parte del sistema digestivo.

Ninguno de los digeridos mostró actividad antimicrobiana. En cuanto a la capacidad inmunomoduladora y antiinflamatoria, los resultados obtenidos se muestran en la siguiente tabla.

 

 

 

Conclusiones de los ensayos in vitro 

  • Capacidad antimicrobiana: Los resultados en las condiciones ensayadas no han sido satisfactorios en el caso de los ingredientes y sus combinaciones. Tampoco ha sido posible encontrar actividad antimicrobiana en los piensos formulados ni sus digeridos. 
  • Efecto inmunomodulador: El que mejores resultados ha demostrado es el que incorpora la combinación de hongos (M1) y microalgas (Cv), ya que muestra un efecto inmunoestimulante tanto en los piensos como en los digeridos, independientemente del corrector salino. 
  • Efecto antiinflamatorio: Ninguno de los piensos formulados ha mostrado un resultado negativo frente a la actividad inmunomoduladora o antiinflamatoria tanto de los piensos como de sus digeridos. 

En este momento se están llevando a cabo los ensayos in vivo en una granja experimental, mediante los que se observará la evolución de diferentes parámetros de producción y bienestar animal, así como marcadores serológicos en diversos grupos de pollos de engorde alimentados con piensos convencionales y con los piensos MICOALGA-FEED. 

Agradecimientos

MICOALGA-FEED es un proyecto de innovación cofinanciado en un 80% por el Fondo Europeo Agrícola de Desarrollo Rural (FEADER) de la Unión Europea y en un 20% por el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación, en el marco del Programa Nacional de Desarrollo Rural 2014-2020. La Dirección General de Desarrollo Rural, Innovación y Formación Agroalimentaria (DGDRIFA) es la autoridad encargada de la aplicación de dichas ayudas. Presupuesto total del proyecto: 523.259,66€, Subvención total: 505.519,66€.

Feader financiación

GO MICOALGA-FEED es la entidad responsable del presente contenido.