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20 de mayo de 2012

Clorhidrato de betaína: nutriente funcional en la nutrición del pollo de engorda

Anteriormente la betaína se usaba en su forma anhidra extraída de la remolacha. Hoy en día, también la hay como clorhidrato de betaína, producida sintéticamente.

Se conoce a la betaína como un nutriente funcional en la nutrición de pollos de engorda. Antes, se usaba como betaína anhidra extraída de la remolacha, pero en la actualidad existe el clorhidrato de betaína, producido sintéticamente. Las últimas investigaciones resaltan que las propiedades nutricionales de estos productos son iguales, lo que nos revela una fuente de betaína más barata, no higroscópica, así como no estacional (disponible todo el año) para la industria de alimentos balanceados. Sin embargo, debe tenerse especial cuidado de que siempre se garanticen las propiedades de libre flujo del clorhidrato de betaína, ya que su higroscopicidad puede limitar la aplicación en las plantas de alimentos balanceados. Con un fuerte enfoque en el proceso de cristalización y la correcta aplicación de un vehículo de libre flujo, se puede producir un clorhidrato de betaína no higroscópico.

Absorción y metabolismo 

La betaína se absorbe a través del duodeno. Los estudios en seres humanos muestran una rápida absorción y distribución con un aumento pico en el suero de 1 a 2 horas posteriores al consumo de alimentos. Weigand y Kirchgessner (1981) informaron que la betaína se absorbe en el tubo gastrointestinal, al tiempo que hasta 3/4 puede permanecer en él a nivel intracelular. La acumulación intracelular se realiza a través de los sistemas de transporte activo (Na+ o Cl-) y pasivo (Na+).

La betaína se elimina mediante el metabolismo, no por excreción, y se cataboliza a través de una serie de reacciones enzimáticas (transmetilación) que se dan en la mitocondria de los hepatocitos y las células renales. El principal papel fisiológico de la betaína es actuar como un osmolito y como un donador de metilos (transmetilación). Como osmolito (características de ión dipolar), la betaína aumenta la retención del agua intracelular, y por lo tanto protege a las enzimas intracelulares contra la inactivación inducida por ósmosis. Como donadora de metilos, la betaína participa en el ciclo de la metionina (principalmente en el hígado) y se puede usar además en reacciones de transmetilación (gráfica 1) para la síntesis de sustancias esenciales, como la carnitina y la creatina (Kidd et al., 1997).

Equivalencia biológica 

La betaína es un metabolito de ión dipolar también conocido como trimetilglicina. Se encontró por primera vez en la remolacha, aunque también está presente en otras plantas, animales y mariscos. Sin embargo, la remolacha contiene niveles excepcionalmente altos de betaína que se acumulan en un soluble condensado (116,000 mg/kg; Eklund et al., 2005). Hoy en día, también hay betaína en varias formas purificadas (anhidra, monofosfato y clorhidrato de betaína).

Han surgido algunas preguntas en torno a que si son similares las propiedades osmorreguladoras del clorhidrato de la betaína a las de la betaína anhidra. Para estudiar este asunto, se hizo un estudio in vitro para representar el paso gástrico. De Krimpe (Universidad de Gante, 2010; sin publicar) evaluó la equivalencia biológica de diferentes fuentes de betaína (monohidrato y anhidra producidas por extracción contra clorhidrato y anhidra, producidas por síntesis química). Los productos se disolvieron en una solución de agua y clorhidrato de pH 2.3 (condiciones gástricas) y después se analizaron mediante cromatografía líquida de alto desempeño: análisis espectrométrico de masas de ionización por electroaspersión y espectrométrico de masas. La espectrometría de masas es un análisis químico bien definido que nos da una mayor comprensión de la estructura química de una molécula.

Los resultados muestran que independientemente de la forma iónica y del método de producción (extracción natural comparado con síntesis química), las diferentes fuentes de betaína dieron los mismos resultados analíticos (pares de tiempo de retención de relación carga/masa iguales); por lo tanto, no deben esperarse diferencias en actividad biológica o en la función osmorreguladora. Si después del paso gástrico son idénticas ambas moléculas, no puede esperarse razonablemente que haya diferencias entre el clorhidrato de betaína y la betaína anhidra como un aditivo efectivo de alimentos balanceados.

Betaína en la producción avícola 

Elklund et al., (2005) y Ratriyanto et al., (2009) hicieron una revisión integral de los efectos de alimentar betaína en aves. En ellas se revisaron e informaron los resultados de la digestibilidad de nutrientes, desempeño animal, metabolismo y mejoramiento de la magrez de la canal. Estos trabajos arbitrados ilustran los beneficios de la betaína como aditivo de alimentos balanceados por mejorar el desempeño animal y las características en el sacrificio. Los estudios de estas dos revisiones fueron de hecho realizados con un pensamiento científico particular, cuyas respuestas animales fueron el resultado de uno de los modos de acción de la betaína (donador de metilos u osmolito) que están influidos por la concentración de otros donadores de metilo en la dieta y la presencia de estrés osmótico o metabólico.

Donador de metilos y efecto ahorrador 

La suplementación de la dieta con betaína puede reducir el requerimiento de otros donadores de metilo, como la metionina y la colina (Siljander-Rasi et al., 2003). Sin embargo, esta aplicación teórica debe someterse a un análisis considerable antes de la implementación práctica (Matthews et al., 2001; Zhan et al., 2006). Este efecto ahorrador de la metionina y colina se ha investigado extensamente en aves. Pesti et al. (1979) mostraron que con la adición a la dieta de betaína y metionina, pueden reemplazarse mutuamente en pollitos de engorda. Florou-Paneri et al. (1997) mostraron que entre el 30 por ciento y el 80 por ciento de la metionina suplementaria se puede sustituir con betaína sin efectos negativos sobre el desempeño. Un punto de vista de sustitución más conservador lo evaluaron Lensing y Van der Klis (2007), y Cresswell (2010) en revistas populares. Ambos experimentos estudiaron la bioequivalencia entre la betaína y la colina/metionina en dietas para pollos de engorda; aunque la colina estuvo totalmente reemplazada, los requerimientos de metionina de la dieta disminuyeron de 25 por ciento a 30 por ciento. Dentro de este intervalo de sustitución, no se observaron diferencias en el desempeño de los pollos de engorda.

Estudios prácticos 

En línea con los resultados encontrados por Cresswell, el Dr. Rama Rao (2011, sin publicar) se realizó un estudio en IPME, en Pune, India, en el que mostró un mejoramiento del desempeño y del rendimiento de la canal en todos los tratamientos. Además, este estudio presentó una mejor comprensión de las diferentes estrategias de aplicación. Dos mil pollos de engorda Cobb se dividieron en cuatro tratamientos con dos réplicas cada uno. Las dietas control fueron las típicas de maíz y soya con 2000 ppm, 1500 ppm y 1500 ppm añadidas de cloruro de colina (75 por ciento) y 0.61 por ciento, 0.58 por ciento y 0.45 por ciento de metionina total, para las respectivas dietas de iniciación, crecimiento y finalización. Los mejores resultados económicos se lograron con una adición de betaína (tratamiento 2): una inversión de 0.002$/kg de alimento que resultó en ahorros del 7 por ciento en los costos de producción del peso del ave procesada. La sustitución de ciertos niveles de colina y metionina mostró buenos resultados económicos. El tratamiento 3 (sustitución fuerte de colina y metionina) muestra que con costos de alimentación más bajos, se pueden lograr pequeñas mejoras en la producción. El tratamiento 4 (sustitución cuidadosa de la colina y la metionina) es una estrategia segura con los mismos costos de la dieta, pero con una buena recuperación de la inversión. Los resultados de este estudio se resumen en el cuadro 1.

Propiedades osmoprotectoras 

La regulación del estado de hidratación celular, y por lo tanto del volumen celular, es importante para el mantenimiento de la función de las células y de varias rutas metabólicas, es decir, el recambio de proteína, aminoácidos, carbohidratos, etc. Las células tratan de adaptarse al estrés osmótico externo al acumular iones inorgánicos (Na+, K+, Cl-) y osmolitos orgánicos (aminas metiladas y ciertos aminoácidos). Sin embargo, el aumento de la concentración intracelular de iones inorgánicos está limitado debido a su efecto desestabilizante sobre la estructura de la proteína y la función enzimática; por otro lado, los osmolitos orgánicos pueden llegar a concentraciones intracelulares altas, sin alterar las funciones celulares. La betaína se considera como el osmolito orgánico más efectivo. Se acumula en las células del tubo gastrointestinal que regulan el flujo de agua a través del epitelio intestinal. La betaína también ha mostrado que inhibe la apoptosis celular y reduce el gasto energético de las células del sistema gastrointestinal.

Varias publicaciones científicas han demostrado el principio de que el anhídrido de betaína puede usarse para contrarrestar el estrés por calor. Attia et al., (2009) mostraron que el impacto del estrés grave por calor podría contrarrestarse parcialmente con la adición de betaína a la dieta en pollos de engorda de crecimiento lento. La adición de 1 kg de betaína a la dieta mejoró la ganancia de peso y la conversión alimenticia, en comparación con el tratamiento control negativo. Pero, lo que es más importante, es que disminuyó la temperatura rectal de 43.2C a 41.9C, en comparación con el control negativo. El jadeo, que es un mecanismo de respiración rápida para perder calor a través de la evaporación, también se redujo de 78.3 respiraciones/minuto a 63.9 respiraciones/minuto.

Haldar et al. (2011) presentaron un estudio en el que mostraba que se podían esperar los mismos efectos bajo condiciones prácticas de estrés por calor más leves (31C, ±85 por ciento de humedad relativa) en pollos de engorda convencionales. Lo que es más importante, mostraron que podían obtenerse estos resultados con clorhidrato de betaína, y de esta forma dieron una prueba práctica de que tiene propiedades osmorreguladoras similares a la fuente anhidra. El estrés por calor comenzó al día 14. En este estudio, se utilizaron un control positivo y un control negativo, por lo que el tratamiento de control negativo tuvo menor metionina (850 g/tonelada), se eliminó la colina añadida y se redujo la energía (-50 kcal EM). El clorhidrato de betaína se añadió a 1.3 kg/tonelada y 2.0 kg/tonelada, por lo que se utilizó la misma sustitución de metionina, colina y energía que en el control negativo. El peso corporal de los pollos a los 38 días aumentó de 1.80 kg (control) a 1.84 kg y 1.86 kg en las aves alimentadas con 1.3 kg/tonelada y 2.0 kg/tonelada de clorhidrato de betaína, respectivamente. La conversión alimenticia mejoró de 1.67 en el control positivo, a 1.63 (1.3 kg de betaína HCl) y 1.62 (2.0 kg de betaína HCl). Las gráficas 2 y 3 muestran los detalles de temperatura rectal y jadeo, lo que claramente indica que durante el estrés por calor, el clorhidrato de betaína alivia estos efectos negativos.

Conclusiones 

Durante muchos años se ha utilizado la betaína en la nutrición de pollos de engorda. Se han dado pruebas científicas que muestran que la betaína mejora el desempeño de la producción, que sustituye a otros donadores de grupos de metilo, como la colina y la metionina, que ayuda a las aves durante el estrés por calor y que mejora las características en el sacrificio. Muchos de estos artículos publicados no aclaraban qué fuente de betaína habían usado (natural, betaína anhidra o clorhidrato de betaína sintética), además de que había dudas de si el clorhidrato de betaína sería tan efectivo en la osmorregulación como la betaína anhidra de la extracción del azúcar de remolacha. Los datos presentados con anterioridad claramente muestran que si se utiliza el clorhidrato de betaína cristalina adecuado, su estructura molecular es similar después del paso gástrico, a la de la betaína anhidra.

Debe tenerse cuidado de que el producto tenga buenas propiedades de libre flujo y de que no sea higroscópico. Los estudios de aplicación práctica en aves alimentadas con betaína durante el estrés por calor claramente demostraron el mejoramiento esperado y acto seguido, el modo de acción del clorhidrato de la betaína como osmoprotector.

Esta nueva forma de betaína (clorhidrato de betaína), ha aumentado la disponibilidad todo el año, ya que su producción es independiente del azúcar de remolacha. Además, como su costo es generalmente más bajo que el de la anhidra, puede considerarse su aplicación en la nutrición de pollos de engorda.

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