en los últimos años, con la creciente preocupación pública sobre la seguridad de los alimentos de origen animal, la investigación y el desarrollo de aditivos para piensos que sean sustitutos ecológicos, seguros y eficaces de los antibióticos y los fármacos antimicrobianos se han convertido en un foco importante. las preparaciones probióticas han surgido en respuesta a esta demanda. en 2002, la asociación europea de cultivos para alimentos y piensos (effca), una autoridad europea líder, definió los probióticos como microorganismos vivos que, cuando se ingieren en cantidades adecuadas, confieren uno o más beneficios específicos y científicamente validados para la salud del huésped. las preparaciones microecológicas se refieren a preparaciones bacterianas vivas hechas de microorganismos beneficiosos que se encuentran naturalmente en los animales. entre estos, las preparaciones microecológicas de bacterias del ácido láctico (bal) se han convertido en un área clave de investigación en los últimos años. entre varios aditivos microbianos, las preparaciones de bal se utilizan ampliamente y se consideran altamente efectivas como aditivos microbianos para piensos. son bacterias simbióticas predominantes en los tractos digestivos de muchos animales acuáticos, capaces de formar una flora normal. las lab son también una de las primeras cepas microbianas en china aprobadas para su uso directo como aditivos microbianos para piensos. las lab pueden colonizar el tracto intestinal de los animales acuáticos, regulando eficazmente el equilibrio de la flora intestinal, secretando ácido láctico y produciendo diversas enzimas digestivas que ayudan a la digestión y el metabolismo de los alimentos, promoviendo la absorción y utilización de nutrientes. además, pueden competir con las bacterias patógenas por los nutrientes y los sitios de adhesión, secretar bacteriocinas e inhibir el crecimiento de bacterias dañinas, mejorando así el entorno intestinal, equilibrando la microbiota gastrointestinal y mejorando la salud animal. las lab proporcionan una nueva vía eficiente, inofensiva y libre de contaminación para el desarrollo saludable de las industrias de piensos y acuicultura.

1. características fisiológicas de bacterias del ácido láctico

las bacterias del ácido láctico son un grupo de bacterias grampositivas que no producen esporas y fermentan principalmente carbohidratos para producir ácido láctico. sus características morfológicas, metabólicas y fisiológicas varían. la mayoría de las células lab tienen forma de bastón o esféricas, no esporulan, son inmóviles o ligeramente móviles, sensibles al calor pero tolerantes al ácido, capaces de crecer en entornos con niveles de ph entre 3,0 y 4,5 y tienen requisitos nutricionales estrictos, incluida la necesidad de varios aminoácidos, vitaminas y péptidos además de carbohidratos. dentro del cuerpo animal, las lab reducen el ph a través del antagonismo biológico, previniendo e inhibiendo la invasión y colonización de bacterias patógenas y degradando sustancias dañinas como nitrosaminas, amoníaco, indoles y escatol. las bacterias lácticas descubiertas en la naturaleza, que se dividen en al menos 23 géneros en la taxonomía bacteriana, incluyen lactobacillus, bifidobacterium, carnobacterium, streptococcus, leuconostoc, pediococcus y sporolactobacillus. la mayoría de las bacterias lácticas prosperan en ambientes anaeróbicos o microaeróbicos, ácidos y ricos en minerales y nutrientes orgánicos, y están ampliamente distribuidas en productos fermentados (por ejemplo, ensilado, encurtidos, yogur) y en los tractos digestivos de los animales.

2. mecanismos de acción de las bacterias del ácido láctico

2.1 mecanismos antibacterianos

la supervivencia y colonización de bacterias en el intestino animal depende de varios factores, entre ellos el ácido gástrico, las sales biliares, las enzimas digestivas, las respuestas inmunitarias, los microorganismos endógenos y su producción de antibióticos. cualquier cambio en estos factores puede afectar la supervivencia bacteriana. los mecanismos antibacterianos de las lab se basan en sus propiedades bioquímicas, que alteran el entorno vital y los mecanismos de crecimiento de las bacterias patógenas, logrando efectos antibacterianos.

2.1.1 inhibición de bacterias dañinas mediante la producción de ácido:
las bacterias patógenas fermentan la lactosa en el organismo para producir grandes cantidades de ácido acético y láctico, que reducen el ph ambiental y acidifican el ambiente intestinal. las bacterias patógenas del intestino prefieren un ph de 7,0 a 7,4 para un crecimiento óptimo. la producción de ácido por parte de las bacterias patógenas y la lisis celular resultante disminuyen el ph intestinal, inhibiendo la colonización y el crecimiento de bacterias patógenas en la pared intestinal, lo que conduce a una menor viabilidad, envejecimiento y muerte, manteniendo así el equilibrio ecológico intestinal y la función fisiológica normal.

2.1.2 inhibición de bacterias dañinas mediante la producción de sustancias antibacterianas:
además de los ácidos orgánicos, las lab producen otras sustancias antibacterianas, como el peróxido de hidrógeno y el ácido benzoico, así como lisozimas y otros agentes antibacterianos como la nisina, la lacticina y la acidofilina. estos productos inhiben las bacterias patógenas en el intestino. el peróxido de hidrógeno y las bacteriocinas inhiben a los patógenos mediante un mecanismo conocido como resistencia a la adhesión. la adhesión a la mucosa intestinal es un prerrequisito para que las bacterias patógenas colonicen y causen síntomas clínicos. existe una competencia por los sitios de adhesión en el epitelio del intestino delgado entre microorganismos beneficiosos y patógenos, conocida como exclusión competitiva. si las cepas beneficiosas ocupan más de estos sitios, las bacterias patógenas quedan excluidas. las lab inhiben a las bacterias patógenas al competir por espacio, tiempo, sitios de adhesión y nutrientes, impidiendo así su adhesión a las células epiteliales de la mucosa intestinal.

2.2 mecanismos nutricionales

las lab, cuando son metabólicamente activas dentro del cuerpo animal, proporcionan directamente al huésped aminoácidos esenciales, vitaminas y enzimas digestivas (p. ej., amilasa, proteasa, celulosa) y mejoran las tasas de digestión y absorción de minerales (p. ej., calcio, fósforo, hierro, magnesio), mejorando así el metabolismo nutricional y promoviendo el crecimiento y la productividad. además, los productos metabólicos ácidos de las lab acidifican el entorno intestinal, lo que es óptimo para la actividad de varias enzimas digestivas (p. ej., amilasa a ph 6,5, glucoamilasa a ph 4,4), lo que ayuda a la digestión y absorción de nutrientes. la producción de ácidos orgánicos también mejora la peristalsis y la secreción intestinal, lo que promueve aún más la digestión y absorción de nutrientes.

2.3 mecanismos inmunes

los lab mejoran la inmunidad animal de dos maneras:

1. influyen en las respuestas inmunes no específicas potenciando la actividad de los monocitos y macrófagos, estimulando la secreción de especies reactivas de oxígeno, enzimas lisozima y factores monocitos.
2. estimulan respuestas inmunitarias específicas, como el aumento de los niveles de iga, igm e igg en las superficies mucosas y en el suero para mejorar la inmunidad humoral, promoviendo la proliferación de linfocitos t y b para impulsar la inmunidad celular. schiffrin et al. (1994) encontraron que lactobacillus johnsonii lj1 y bifidobacterium lactis bb12 mejoran la actividad de las células fagocíticas contra escherichia coli in vitro. cuando se utiliza con salmonella, streptococcus thermophilus actúa como un inmunoadyuvante, aumentando significativamente los niveles séricos de iga. los mecanismos por los cuales las lab estimulan el sistema inmunológico aún se están estudiando. ouwehand et al. (1999) propusieron posibles vías para la estimulación inmunológica mediante la ingestión de probióticos (incluidas las lab). las sustancias antigénicas pasan a través del epitelio asociado al folículo en los ganglios linfáticos a través de dos rutas:
3. los metabolitos o fragmentos microbianos, como antígenos moleculares pequeños, pasan directamente a través de las células epiteliales regulares o a través de uniones estrechas entre células epiteliales.
4. las células microbianas se introducen en los macrófagos encapsulados en células m a través de la pinocitosis. después de entrar en el tejido linfoide, los antígenos son procesados ​​por células presentadoras de antígenos o entregados directamente a los linfocitos para producir las respuestas inmunitarias correspondientes.

2.4 desintoxicación y prevención de productos putrefactos

ciertas bacterias pueden neutralizar o reducir los efectos tóxicos de las endotoxinas y otras sustancias nocivas. se ha descubierto que las bifidobacterium previenen la producción de amoníaco en el contenido intestinal, mientras que el bacillus cereus reduce las concentraciones de amoníaco en el contenido intestinal y en la vena porta hepática, disminuyendo así los niveles de sustancias nocivas como los fenoles y los indoles.

3. beneficios para la salud y efectos terapéuticos de las bacterias lácticas en los animales

numerosos ensayos clínicos y de alimentación realizados en el país y en el extranjero han mostrado resultados variables, con efectos tanto positivos como negativos, aunque los efectos positivos son más comunes. las inconsistencias pueden deberse a factores como la especie animal, la edad, el entorno de alimentación, la calidad de la cepa y las condiciones de estrés, pero los efectos beneficiosos de las lab sobre la salud animal son ampliamente reconocidos.

3.1 mejora de la función gastrointestinal y reducción de la incidencia de enfermedades gastrointestinales

las bacterias lácticas son dominantes en la flora intestinal. tras la ingestión, fermentan para producir ácidos, alterando el entorno gastrointestinal, inhibiendo el crecimiento bacteriano nocivo y equilibrando la microbiota gastrointestinal. también producen adhesinas que se unen firmemente a las células de la mucosa intestinal, colonizando la superficie de la mucosa y formando una barrera fisiológica, restaurando así la resistencia del huésped, reparando la barrera bacteriana intestinal y tratando enfermedades gastrointestinales.

3.2 mejorar la inmunidad y promover la salud animal

las lab mejoran la inmunidad animal estimulando respuestas inmunes tanto específicas como no específicas, induciendo la producción de interferón, promoviendo la división celular, produciendo anticuerpos y mejorando la inmunidad celular, aumentando así la resistencia del cuerpo a las enfermedades.

3.3 fomento de la producción animal, aumento de la eficiencia alimentaria, reducción de los costos de alimentación y mejora de la rentabilidad económica

las lab producen diversos nutrientes dentro del cuerpo del animal, como vitaminas, aminoácidos esenciales y enzimas digestivas, mejorando el metabolismo nutricional y promoviendo el crecimiento y la productividad. las lab también reducen el ph intestinal, creando un ambiente ácido propicio para la actividad enzimática, mejorando la digestión y absorción de nutrientes y reduciendo los costos de alimentación.

4. estado actual de la solicitud

en resumen, las lab tienen beneficios preventivos, terapéuticos, nutricionales y para la salud. en los últimos años, se han reconocido cada vez más los inconvenientes de los aditivos alimentarios antibióticos, lo que ha llevado a muchos investigadores a centrarse en superar estos inconvenientes mediante la investigación microecológica, que ha impulsado el desarrollo de preparaciones microecológicas. las preparaciones de lab se utilizan ahora ampliamente en varios campos, incluidos los de la cría de cerdos, aves de corral, ganado vacuno, ovejas y acuicultura.

5. problemas y perspectivas

5.1 selección de cepas

en la actualidad, las preparaciones probióticas para acuicultura que se comercializan incluyen principalmente bacterias fotosintéticas, lactobacillus, bifidobacterium, bacterias em, bacillus y sus cultivos. la selección y determinación de la actividad de las cepas de bal, un componente clave de las preparaciones probióticas, son cruciales para determinar su eficacia. las cepas de bal calificadas deben poseer las siguientes características:

1. fuerte actividad antibacteriana patógena, colonización efectiva y alta producción de enzimas digestivas.
2. capaz de mantener una alta vitalidad y actividad fermentativa durante el procesamiento, almacenamiento y transporte, con una tasa de supervivencia superior al 90% y estabilidad de almacenamiento.
3. el producto de fermentación final debe tener un ph bajo, fuertes efectos antibacterianos y una composición de especies microbianas beneficiosas, con cierta adaptabilidad ambiental (por ejemplo, resistencia a altas temperaturas, ácidos y sal).
4. poseen una fuerte tolerancia al estrés y resiliencia a los factores estresantes, contribuyendo a la mejora de los entornos de crianza.

5.2 proceso de fermentación y control de calidad

el proceso de producción y el control de calidad de las preparaciones de bacterias lácticas requieren una atención especial para garantizar la estabilidad, la actividad y la eficacia. esto incluye la optimización de las condiciones de fermentación, el uso de materias primas de alta calidad y el seguimiento del producto final para garantizar una calidad constante.

5.3 método de aplicación y dosis

determinar la dosis y el método de aplicación adecuados para las preparaciones de lab es fundamental para lograr resultados óptimos. el uso excesivo o insuficiente puede provocar una disminución de la eficacia o efectos secundarios negativos.

5.4 consideraciones reglamentarias y de seguridad

a medida que aumenta el uso de preparados de bacterias lácticas en la acuicultura, es necesario establecer marcos regulatorios para garantizar la seguridad, la eficacia y la sostenibilidad ambiental. esto incluye la realización de evaluaciones de seguridad exhaustivas, el seguimiento de los efectos a largo plazo y el establecimiento de pautas para un uso adecuado.

6. conclusión

las preparaciones de bacterias de ácido láctico representan una alternativa prometedora y ecológica a los antibióticos en la acuicultura. su capacidad para mejorar la salud animal, potenciar la función inmunológica y promover el crecimiento las convierte en un componente esencial de las prácticas de acuicultura sostenible. la investigación y el desarrollo continuos en este campo probablemente conducirán a soluciones basadas en bacterias lácticas aún más eficaces y ampliamente adoptadas.