Estudio de estabilidad de un prebiótico constituido por fructanos de Agave fourcroydes para su utilización como aditivo en la ganadería

INTRODUCCIÓN

Los prebióticos se definen como sustratos que se utilizan selectivamente por microorganismos del hospedero y confieren beneficios para la salud (11. Gibson G, Hutkins R, Sanders M, Prescott S, Reimer R, Salminen S, et al. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of prebiotics. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2017;14: 491-500.). En la producción animal, su empleo es importante para sustituir los antibióticos como aditivos promotores del crecimiento animal y mejorar la salud y el comportamiento productivo (22. Tolulope JA. Immune boosting functional foods and their mechanisms: A critical evaluation of probiotics and prebiotics. Biomed Pharmacother. 2020;130(4):110625.,33. Sánchez-Zamora N, Silva-Vázquez R, Rangel-Nava Z, Hernández-Martínez C, Kawas-Garza J, Hume M, et al. Agave inulin and oregano oil improve broiler productivity. Ecosistemas y recur. agropecuarios. 2019;6(18):523-534.).

En Cuba, se obtuvo a partir de los tallos de Agave fourcroydes (henequén) fructanos, como aditivo prebiótico para su utilización en la ganadería (44. García-Curbelo Y, López GM, Bocourt R, García-Vieyra I, Savón L. Prebiotic effect of Agave fourcroydes fructans: An animal model. Food Funct. 2015;6:3177-3182.). Estos compuestos tienen efectos positivos en la microbiota intestinal, así como en estimulación del sistema inmune, la regulación de los niveles de glucosa y metabolismo lipídico, el incremento en la absorción mineral, el incremento de peso vivo, las ganancia y viabilidad, cuando se evaluó en ratones y animales de interés productivos como peces, cerdos y pollos de ceba (55. García-Curbelo Y, Llanes J, Toledo J, Albelo N, Bocourt R, Albelo Y, et al. Prebiotic effect of Agave fourcroydes fructans on productive performance of Nilo GIFT tilapia fingerlings (Oreochromis niloticus). Livest Res Rural Dev. 2017;29(1).,66. García-Curbelo Y, Ayala L, Bocourt R, Albelo N, Nuñez O, López MG. Agavins as prebiotic. Their influence on lipid metabolism of pigs. Cuban J Agric. Sci. 2018;52(4):395.,77. García-Curbelo Y, Bocourt R, Rodríguez B, Albelo N, Herrera M, López MG. Prebiotic effects of agavins in poultry. Livest Res Rural Dev. 2020;32(8).).

Existen diferentes factores a los que están sometidos los productos o materiales que pueden modificar sus características y propiedades, por lo que es necesario determinar la estabilidad en el tiempo para comprobar si mantiene su composición. El objetivo de este trabajo fue estudiar la estabilidad del prebiótico, constituido por fructanos de Agave fourcroydes como principio activo, en condiciones de almacenamiento y sistema de envase fijados.

MATERIALES Y MÉTODOS

Se evaluaron tres lotes del prebiótico, en forma de polvo, constituido por fructanos de Agave fourcroydes (henequén) como principio activo, según la tecnología descrita por García-Curbelo et al. (88. García-Curbelo Y, Bocourt R, López M, Albelo N, Núñez O, Rodríguez Z, et al. Manual de procedimiento para la obtención de fructanos a partir del Agave fourcroydes y su evaluación como aditivo prebiótico para la alimentación animal. Registro Centro Nacional de Derecho de Autor. 2015. ISBN 978-959-7171-58-4.). Se contrató el servicio para producirlo a escala industrial en el Centro de Investigaciones y Desarrollo de Medicamentos (CIDEM), Cuba. Para la obtención en forma de polvo, se utilizó un secador Spray a nivel industrial (GALAXIE). Se envasó en sacos doble capa de papel kraft con bolsa interior de polietileno.

El estudio de estabilidad de vida estante se realizó de acuerdo a la regulación vigente 23-2000 (99. Regulación 23-2000. Requerimientos de los estudios de estabilidad para el registro de productos farmacéuticos nuevos y conocidos. CECMED. 2000.). Se emplearon muestras de los lotes F1, F2 y F3 (fecha de fabricación: febrero de 2014; abril de 2015; febrero del 2017, respectivamente). Se almacenaron a temperatura ambiente 30^oC ± 2^oC, humedad relativa 75 % y protegidos de la luz. Las determinaciones se realizaron al inicio, a los seis y 12 meses de fabricados.

Se evaluaron las características físico-químicas: forma física, pH con el empleo de un pHmetro (Sartorius, Alemania), materia seca (1010. AOAC. Official Methods of Analysis. 21th Ed. Assoc Off Agric Chem. Washington, D C., DC. 2019.) y determinación por métodos enzimáticos del principio activo fructanos; se utilizó un espectofotómetro UV-Visible (Optizem Pop, Corea) (1111. McCleary BV, Murphy A, Mugford DC. Measurement of total fructan in foods by enzymatic/spectrophotometric method: collaborative study. J AOAC. 2000;83:356-364.). También se determinó carbohidratos totales y carbohidratos reductores por el método DNS (1212. Dubois M, Pilles K, Hamilton JK, Rebers PA, Smith F. Colorimetric method for the determination of sugars and related substances. Anal Chem. 1956;28(3):350-356.,1313. Miller G. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reduction sugar. Anal Chem. 1959;31(3):426-428.).

Se realizó el conteo visual de colonias de bacterias totales en placas con medio agar nutriente (OXOID, UK) incubadas 24 horas a 37ºC, coliformes en agar bilis rojo-violeta (OXOID, UK), 24 horas a 37^oC y hongos en agar malta (BIOCEN, Cuba) cultivados por siete días a 30ºC.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la Tabla 1 se muestran las determinaciones de fructanos, principio activo del prebiótico, carbohidratos totales y reductores, en el estudio de vida estante.

Los valores de la concentración de fructanos (n═9), carbohidratos reductores (n═9) y carbohidratos totales (n═9) se representan como valor medio ± desviación estándar relativa.

En el tiempo de duración del estudio de estabilidad de vida estante, los tres lotes analizados mantienen la composición química estable durante 12 meses, dentro de los límites establecidos para el producto 65-75 % de fructanos (1414. García-Curbelo Y. Obtención de fructanos a partir del Agave fourcroydes (Lem.), caracterización estructural y evaluación biológica como prebiótico. [Tesis presentada en opción al grado Científico de Doctor en Ciencias Veterinarias]. Universidad Agraria de La Habana, Cuba. 2010.). Las características estructurales del principio activo, fructanos de Agave fourcroydes, son importantes, al ser un carbohidrato no reductor. La pérdida del átomo de hidrógeno reactivo de la posición C-2 de todos los residuos fructosilos de la cadena, determina la ausencia de poder reductor en los fructanos y asegura elevada estabilidad conformacional (1515. Lara-Fiallos M, Lara-Gordillo P, Julián-Ricardo MC, Pérez-Martínez A, Benítez-Cortés I. Avances en la producción de inulina. RTQ. 2017;37(2).).

Los resultados del estudio de vida estante, relacionado con la forma física, el pH y la materia seca, se muestran en la Tabla 2. Se observó que el prebiótico mantiene sus características iniciales hasta los seis meses; a los 12 meses ocurre el apelmazamiento del material, con disminución de la materia seca, en las condiciones de almacenamiento y sistema de envase fijado.

Al analizar los resultados de la forma física y la materia seca de las muestras, se comprobó que a los 12 meses presentaron cambios. Este prebiótico es un producto natural con alto contenido de azúcares, su principal problema consiste en la higroscopicidad y se evidenció en la disminución de materia seca a los 12 meses de almacenamiento, que provocó apelmazamiento del producto. No se detectó presencia de bacterias totales, coliformes, ni hongos en los análisis realizados al producto.

Existen diferentes estudios que evalúan el efecto de la higroscopicidad sobre diferentes compuestos y su efecto sobre la aglomeración de partículas (1616. Momin M, Tucker I, Das Sh. The influence of storage relative humidity on aerosolization of co-spray dried powders of hygroscopic kanamycin with the hydrophobic drug rifampicin. Drug Dev Ind Pharm. 2019;45(7):1205-1213.,1717. Carneiro L, Correia JM, Rodríguez M. Hygroscopic behavior of acerola powder obtained by spray-drying. Acta Sci Technol. 2019;41:e35382.). Se recomienda, en productos de esta naturaleza, la inclusión de compuestos de alto peso molecular con pocos grupos hidrofílicos para disminuir la adsorción de agua (1818. Etzbacha L, Meinerta M, Faberb T, Kleinc C, Schiebera A, Weber F. Effects of carrier agents on powder properties, stability of carotenoids, and encapsulation efficiency of golden berry (Physalis peruviana L.) powder produced by co-current spray drying. Curr Res Nutr Food Sci. 2020;3:73-81.).

Los resultados del estudio de estabilidad de vida estante del prebiótico, constituido por fructanos de Agave fourcroydes, demostraron la estabilidad física del producto por espacio de seis meses (forma física, pH, materia seca) y la estabilidad química del principio activo (concentración de fructanos) hasta los 12 meses, almacenado a temperatura ambiente. Se propone una vida útil de seis meses a temperatura ambiente, envasado en sacos de papel kraft con bolsa interior de polietileno.