Ponente: Dr. Raúl E. Piad Barreras VIII CONFERENCIA CIENTIFICA "Incentivando la Ciencia y la Tecnología para el Desarrollo en Tiempos de Cambio” Título: Desarrollo del proceso de obtención a Escala de Banco de un prebiótico derivado de pared celular de levadura (PCL) adecuado a las condiciones actuales de Nicaragua Ponente: Dr. Raúl E. Piad Barreras Centro de Estudios Biotecnológicos-UPOLI 1 1 1

INTRODUCCIÓN El mejoramiento de la alimentación animal a través de una mejor disponibilidad de nutrientes y el empleo de diferentes aditivos alimentarios para contribuir a una utilización más eficiente de los mismos ha sido uno de los factores que más han influenciado en el incremento productivo en la producción animal a nivel mundial por lo que resulta imprescindible en todo momento la inclusión de estos aditivos para poder mantener adecuados niveles de producción a través de la alimentación (Morales, 2007).

Dentro de los aditivos que más se han estado utilizando en la producción animal moderna se encuentran los llamados antibióticos promotores del crecimiento (APC). Su empleo en gran escala ha permitido mejorar notablemente el crecimiento, la ganancia de peso, la conversión alimenticia, la prevención de enfermedades y en sentido general, la salud de los rebaños y parvadas.

Esta actividad no ha sido suficientemente estudiada en Nicaragua hasta el momento, no existe cultura con respecto al empleo de estos aditivos alternativos en la producción animal y su elevado precio en los mercados internacionales lo hace poco asequible a lo productores nicaragüenses. A nivel mundial existe una gran necesidad de sustituir los antibióticos promotores del crecimiento (APC) utilizados como aditivos alimentarios en la producción animal por otros aditivos alternativos mas amigables con el medio ambiente y que no perjudiquen a la salud humana.

Se realizó un estudio del Estado del Arte sobre la temática, se pudo comprobar que a pesar del éxito obtenido con el empleo de los APC, esta práctica ha sido cuestionada debido a la comprobación del surgimiento de bacterias con genes de resistencia a estos productos. La Unión Europea prohibió desde el año 2006 el uso de los APC en la producción animal, destinándose solo al empleo terapéutico en la medicina veterinaria y humana. (Castanon, 2007).

Aditivos alternativos sustitutos de los APC Prebióticos: Ingredientes no digeribles que al ser consumido por el animal pueden ser utilizados como sustratos por bacterias específicas digestivas, provocando una estimulación del crecimiento y actividad de grupos bacterianos en los órganos digestivos (Gibson y Roberfroid, 1995). Un tipo de prebiótico muy utilizado actualmente son los derivados de las Paredes Celulares de Levaduras (PCL), como los Manano-oligo-sacáridos (MOS), complementados en ocasiones por Beta-glucanos, que brindan propiedades inmunoestimulantes. Existen en el mercado internacional varios productos basados en MOS, entre los que se destacan: BIO–MOS, ActiveMOS y Saf Mannan.

El Centro de Estudios Biotecnológicos de la UPOLI (CEBiot – UPOLI) ha realizado varias investigaciones para contribuir a la obtención de algunos de estos productos aditivos alternativos en sustitución de los APC para su empleo en la producción animal, dándole de esta forma una respuesta a esta problemática. Estas investigaciones se han desarrollado a escala de laboratorio, obteniéndose con éxito algunos de estos productos.

Objetivo General de las investigaciones realizadas Sustituir los Antibióticos Promotores de Crecimiento (APC) utilizados en la producción animal, actualmente prohibidos por la UE y otros países desarrollados, pero ampliamente utilizados en Nicaragua y muchos otros países en desarrollo, por productos amigables con el ambiente y a un costo que permita su generalización en las condiciones actuales de Nicaragua.

Antecedentes de la Investigación Se trabajó en un inicio de conjunto con la empresa GENERIFAR S.A. y posteriormente de forma independiente por el CEBiot para desarrollar, a escala de laboratorio, un producto prebiótico PCL a partir de una hidrólisis enzimática de la pared celular de la levadura Saccharomyces cerevisiae, con el empleo de una mezcla de enzimas proteolíticas de una cepa de Bacillus subtilis.

¿Por qué un nuevo proceso? La hidrólisis enzimática de la levadura Saccharomyces cerevisiae (obtenida de la crema residual de cervecería) dio como resultado un proceso muy eficiente a nivel de laboratorio, sin embargo no resulta factible producirlo a escala industrial en las condiciones actuales de Nicaragua. Esto hizo necesario desarrollar un proceso basado en las hidrólisis no enzimáticas.

Proyecto en Ejecución Desarrollo del proceso de obtención a Escala de Banco de un prebiótico derivado de Pared Celular de Levadura (PCL -CEBiot) más adecuado para las condiciones actuales de Nicaragua. Se probaron otros métodos de hidrólisis de levadura, para buscar el que brindara los mejores resultados, con el menor costo posible y con el equipamiento disponible actualmente en la industria nicaragüense. 11 11

¿Cómo se diseñó el experimento? Se elaboraron tres diseños experimentales para probar la autólisis y los métodos químicos con condiciones controladas de temperatura y agitación. Autólisis: se utilizó cloruro de sodio y temperatura de 55oC. Hidrólisis ácida: se utilizó ácido acético, cloruro de sodio y pH ácido. Hidrólisis básica: se utilizó cloruro de sodio, agentes tensoactivos y variaciones de pH.

Materia prima (crema de levadura) Proceso Materia prima (crema de levadura) Lavado y decantación Agua residual 25% sal 3% detergente pH 8 Temp. 55 C Hidrólisis básica Lavado y decantación Agua residual Secado Molienda

Resultados Se obtuvo mejor resultado con la hidrólisis básica: mejores características organolépticas, fácil purificación, mayor grado de hidrólisis y requiere de menor cantidad de reactivos. Con estos resultados se procedió a la producción a Escala de Banco de una cantidad de 1,3 kg de este PCL-CEBiot para desarrollar un experimento de campo y probar los efectos del producto en indicadores productivos de pollos de engorde.

Se desarrolló un experimento con pollos de ceba para estudiar los efectos del PCL –CEBiot producido a escala de banco. Estirpe: Cobb – Vantres. Fecha de inicio: 19 /11/2010 Fecha de terminación: 31/12/2010 Duración : 42 días Estas aves se distribuyeron en un diseño completamente aleatorizado a razón de 7 replicas por tratamiento con 10 aves cada una. Los tratamientos consistieron en: T-1: Grupo testigo. T-2: Grupo consumiendo concentrado con una dosis de 0,05% de PCL-CEBiot (500 mg / kg de alimento concentrado). T-3: Grupo consumiendo concentrado con una dosis de 0,1% de PCL-CEBiot (1000 mg / kg de alimento concentrado).

Tabla 1. Comportamiento de indicadores productivos en pollos de engorde con el empleo de tres dosis del producto prebiótico PCL - CEBiot a,b,c Valores con letras diferentes d entro de la misma fila difieren significativamente a P<0.05 (Tukey)  

Otros experimentos a desarrollarse para el 2011: De acuerdo a los resultados obtenidos en este primer ensayo de campo con pollos de engorde, se procederá con otros experimentos para probar el PCL-CEBiot producido a Escala de Banco con otras variantes de dosis. Al finalizar estos experimentos concluye este Proyecto para dar inicio al siguiente.

Proyecto para Producción a Escala Piloto: Se realizarán los ajustes tecnológicos necesarios para pasar la producción del PCL-CEBiot de Escala de Banco a Escala Piloto. Para esto será necesario contar con una Planta Piloto que produzca, con igual calidad que una industria, la cantidad suficiente de producto para realizar los Ensayos de Campo que permitan validar la tecnología y poder pasar entonces a la Escala Industrial que es donde se comercializará el producto. El CEBiot se encuentra en proceso de búsqueda de financiamiento para esta Planta Piloto, para esto se presentará al BID un Proyecto con ese fin, con el apoyo de la Red Regional de Centros de Desarrollo Tecnológico de Centro América, Panamá y República Dominicana (RCDTs) recién creada y en la que participan 20 centros de la región, entre ellos el CEBiot. Este Proyecto se encontrará listo para su ejecución a partir del año 2012.

Proyecto para la construcción de una Planta Piloto. Construir, equipar y poner en marcha una Planta Piloto Multipropósito para la producción de prebióticos para la producción animal en Nicaragua, comenzando con la elaboración del prebiótico PCL – CEBiot.

Consideraciones Finales 1. La suspensión de la utilización de los APC en la producción animal es una demanda del mercado moderno de la producción animal y los productores nicaragüenses deben de estar preparados para enfrentar este desafío. 2. De acuerdo a investigaciones realizadas en el CEBiot – UPOLI, es posible desarrollar en las condiciones actuales de Nicaragua, productos alternativos a los APC con el empleo de materias primas nacionales. 3. Se cuenta con un producto prebiótico obtenido por proceso de hidrólisis básica de la levadura Saccharomyces cerevisiae a partir del uso de la crema residual de cervecería, este producto se encuentra desarrollado a Escala de Banco y el mismo ha demostrado ser efectivo para mejorar indicadores productivos en pollos de engorde.

4. Se iniciará un nuevo Proyecto para construir y poner en marcha una Planta Piloto Multipropósito para la producción de prebióticos para la producción animal en Nicaragua, comenzando con la elaboración y pruebas de campo del prebiótico PCL – CEBiot.  

Gracias por su atención