Il ruolo di prebiotici e probiotici nel benessere intestinale del pollame

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Categoria: 48esimo CN2011

J. Brufau & B. Vilà IRTA, Monogastric Nutrition, Mas de Bover, 43120‑Constantí (Spain)
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Riassunto

Questa recensione riguarda alcuni aspetti legislativi correlati all’autorizzazione di probiotici o  sostanze in grado di favorire la crescita della microflora intestinale. Inoltre vengono discussi i meccanismi d’azione di probiotici e prebiotici e riassunti i benefits di alcuni di questi prodotti.

Parole chiave Microrganismi probiotici, additivi alimentari microbici, prebiotici, benessere intestinale nel pollame, meccanismi d’azione.

Introduzione

Il regolamento europeo 1831/2003, riguardante gli additivi alimentari, ha classificato questi ultimi in quattro categorie: tecnologici, additivi sensoriali, nutrizionali e zootecnici. Ad eccezione dei zootecnici, gli additivi hanno un ruolo nel metabolismo intermedio di antiossidanti, vitamine, minerali, amminoacidi ecc. Gli additivi zootecnici lavorano nel tratto intestinale e possono essere suddivisi nei seguenti gruppi funzionali: molecole che favoriscono la digeribilità (enzimi), stabilizzatori della microflora intestinale (probiotici), sostanze vantaggiose per l’ambiente (enzimi fitasi) e altri (con funzione non chiaramente indicata). Per definizione, secondo il regolamento 1831/2003, gli stabilizzatori della microflora intestinale sono microrganismi o altre sostanze chimicamente definite, le quali, una volta somministrate agli animali, esercitano un effetto positivo sulla microflora intestinale. Da questa definizione può scaturire un pensiero sul significato degli stabilizzatori della microflora intestinale.

Definizioni: i probiotici sono microrganismi vivi addizionati ai mangimi che esercitano un effetto benefico sull’animale ospite attraverso il miglioramento dell’equilibrio intestinale (Fuller 1989). Il prebiotico è un componente alimentare non digerito dal piccolo intestino e quindi in grado di raggiungere il tratto intestinale successivo dove può fungere da substrato di crescita per i batteri intestinali (Gibson and Roberfroid, 1995). Sebbene l’insulina e i fruttoligossaccaridi (FOS) siano stati i principali oggetti della ricerca riguardante i prebiotici, altri oligosaccaridi non digeribili (NDO) come lo xylo, galatto e isomalto-oligosaccaride sono stati testati come prebiotici (Van-Loo 1999).

La legislazione in Europa sui microrganismi probiotici usati come additivi alimentari si basa sulla valutazione della sicurezza e sul concetto di Presunzione Qualificata di Sicurezza (QPS) dei microrganismi negli alimenti per l’uomo e gli animali (Anadon et al., (2006)). Il concetto di Presunzione Qualificata di Sicurezza dei microrganismi negli alimenti per l’uomo e gli animali richiede una nota speciale. Nel 2003, il Comitato Scientifico della Nutrizione Animale (SCAN) ha espresso la sua posizione riguardante la valutazione della sicurezza e gli aspetti normativi sui microorganismi negli alimenti e nel mangime (SCAN, 2003). Questo sistema, simile al concetto e all’obbiettivo della definizione di Generalmente Riconosciuto come Sicuro (GRAS) dall’FDA negli Stati Uniti, ma adattato alle pratiche normative diverse dell’Europa, fu presentato per la prima volta nel 2003 come un documento di lavoro a consultazione pubblica, e successivamente dibattuto in un Colloquio Scientifico dell’Autorità Europea per la Sicurezza Alimentare (European Food Safety Authority,  EFSA) nel dicembre del 2004 a Bruxelles in Belgio. Il resoconto di questo colloquio è stato pubblicato nel 2005 (EFSA, 2005) e riflette come il QPS potrebbe fornire uno strumento per il riconoscimento delle nozioni primarie nella determinazione della sicurezza dei microrganismi nella produzione di alimenti e di mangimi.

L’Europa ha approvato 32 additivi (probiotici), fino ad ora definiti come stabilizzatori della microflora intestinale, e quattro probiotici definiti come “altri”. In totale, oggi, abbiamo 36 probiotici approvati in un decennio riguardanti numerose specie batteriche (14 lieviti, 11 Bacillus, 5 Enterococcus, 2 Clostridium, 3 Pediococcus e 1 Lactobacillus). Nessun prebiotico è stato fino ad ora approvato in Europa come stabilizzatore della microflora intestinale. Comunque, i nutrizionisti del settore avicolo dovranno far fronte ai componenti funzionali del mangime, che saranno richiesti per promuovere la salute ed il benessere.

 

Microrganismi probiotici per il pollame

La maggior parte dei prodotti costituiti da microrganismi e utilizzati come componenti del mangime sono generalmente caratterizzati da un numero relativamente piccolo di microrganismi: Lactobacillus spp. (sopratutto L. acidophilus); Enterococus faecium; Bacillus spp.; e lieviti, specialmente le specie di Saccharomyces. Le specie di Lactobacillus e E. faecium si trovano normalmente nel tratto gastrointestinale, mentre le specie di Bacillus e i lieviti sono presenti solo sporadicamente nella microflora intestinale.

Le specie di microrganismi contenute negli additivi alimentari microbici, come i batteri lattici, sono relativamente fragili. Questi microorganismi devono essere protetti tecnologicamente dal momento che non tollerano facilmente il calore e la pressione tipici dei processi produttivi dei mangimi (senza protezione, i lattobacilli resistono solo fino a 52°C, i lieviti fino a 63°C,e gli streptococchi fino a 71°C). Comunque, le spore di alcune specie di Bacillus sono più resistenti e sopravvivono facilmente al processo di pellettatura durante la produzione di mangime. Inoltre queste specie di Bacillus sembrano possedere effetti promotori della crescita insieme ad effetti di “bilanciamento” e “stabilizzazione” dei batteri lattici, soprattutto nei suini (Sögaard e Suhr-Jessen, 1990).

Secondo SCAN (2000), i prodotti microbici “in grado di modificare o stabilizzare la flora intestinale di specifici animali, possono farlo solo quando la flora naturale è in qualche modo disturbata”. Aggiungere un microrganismo probiotico diventa un misura preventiva contro ogni effetto negativo della flora intestinale sulla performance e “è ragionevole prevedere che un prodotto microbico non influisca sulla performance dell’animale se non vi è un disturbo significativo della flora”.

Per approfondimenti si rimanda i lettori alle recensioni scientifiche pubblicate di recente sui microrganismi probiotici utilizzati nel settore avicolo (Simon and Jadamus, 2002; Edens, 2003; Patterson e Burkholder, 2003; Schneitz, 2005; Revolledo et al., 2006; Flint e Garner, 2009). La presente recensione è focalizzata sui possibili meccanismi d’azione.

Meccanismi d’azione dei microrganismi probiotici
Uno dei principali interessi nelle produzioni animali è la relazione tra la nutrizione ed il benessere intestinale, specialmente nel piccolo intestino. Digestione, assorbimento e barriera intestinale (la prima linea di difesa contro i patogeni) negli animali monogastrici dovrebbero essere ottimizzati al fine di utilizzare la minima quantità di nutrienti in grado di attivare le risposte immunitarie e anti-infammatorie e nello stesso tempo massimizzare la performance produttiva. La qualità della funzione di barriera dell’epitelio intestinale (lo strato mucoso, il glicocalice e gli enterociti) garantisce una prima linea ottimale di difesa. Questa qualità è determinata dalla genetica dell’ospite e dall’ambiente intestinale con la sua microflora. Un normale tratto gastrointestinale richiede un equilibrio della sua popolazione batterica. Questo equilibrio all’interno del tratto gastrointestinale è messo alla prova quando gli animali sono soggetti a condizioni di stress come il caldo e l’umidità, cambiamenti nel mangime o squilibri, contaminazione da micotossine, trasporto, muta, ecc. I batteri patogeni diventano nocivi attraverso l’invasione della mucosa o la produzione di tossine o entrambi. Alimentare in modo continuativo gli animali con microrganismi probiotici è stato dimostrato mantenere la microflora benefica intestinale. Per esempio, molti studi hanno dimostrato l’efficacia in vivo di B. toyoi nel modulare la microflora intestinale, sostenendo batteri benefici come i lattobacilli e riducendo la presenza di potenziali patogeni come E. coli e S. Enteritidis (Jadamus et al., 2000, 2002; Simon et al., 2002; Taras et al., 2005; Vilà et al., 2009). Queste scoperte sono state confermate in vitro con la delucidazione del meccanismo d’azione (Calvo et al., 2007): B. toyoi presenta un ampio raggio di attività enzimatiche che possiedono un’attività distruttiva contro i batteri Gram-negativi (esterasi, idrolasi, fosfatasi…) e probabilmente interferiscono con la sintesi proteica (leucina arilamidasi, valina arilamidasi).
Il tratto gastrointestinale dei polli da carne è sterile alla schiusa, e viene immediatamente colonizzato da batteri provenienti dall’ambiente e dalla dieta. Dopo questa prima colonizzazione, nuove specie batteriche incontrano maggiori difficoltà nel colonizzare. Un ampio numero di fattori riguardanti la dieta può influire sulla composizione della microflora. Questo dipende da nuove condizioni micro-ecologiche che permettono una migliore colonizzazione di alcune specie che vedono migliorate le loro proprietà adesive o di crescita. Le specie batteriche ingerite potrebbero colonizzare il tratto gastrointestinale. Questo è il caso dei microrganismi probiotici che vengono somministrati agli animali. L’utilizzo dei microrganismi probiotici accorcia il tempo necessario per la stabilizzazione della microflora. Questa regolazione della microflora può avere tre obiettivi: migliorare la conversione alimentare e l’aumento di peso; migliorare il benessere intestinale e la competenza immunitaria degli animali e sopprimere i batteri patogeni di origine alimentare come Salmonella e Campylobacter (condizione particolarmente interessante per la produzione di carne e prodotti a base di carne “sicuri”).

Moderne tipologie di allevamento, intensivo o semi-intensivo, portano numerosi stress. I pulcini non hanno contatto con la madre e quando nascono sono messi alla prova da batteri potenzialmente patogeni presenti nelle camere di schiusa. Successivamente entrano nella fase di allevamento dove la sfida costituita dalla microflora può variare dall’essere nulla, in condizioni di estrema igiene, o eccessiva se l’ambiente risulta particolarmente sporco.

Il risultato è che la microflora intestinale è carente di alcuni dei normali componenti che potrebbero permettere la resistenza alla malattia. Anche la microflora di animali adulti può subire alterazioni dovute alla dieta, all’utilizzo di prodotti coccidiostatici o antimicrobici, allo stress. Lo stress influenza gli animali fin dall’inizio: trasporto in condizioni di stress da temperatura o di disidratazione; sovraffollamento che porta ad un eccessivo rischio batterico; vaccinazione; carenza di mangime e acqua; raffreddamento o ventilazione carente nell’allevamento; cattiva qualità della lettiera; fluttuazioni ambientali improvvise e problemi legati alla qualità dell’aria che portano a infezioni cliniche o subcliniche, ecc. L’uso di microrganismi probiotici cerca di riparare queste mancanze attraverso il ripristino della piena capacità protettiva della microflora.

I microrganismi probiotici possono essere somministrati agli animali in diverse forme; sia direttamente che attraverso il mangime o l’acqua; la somministrazione continuativa o tramite dosaggi multipli è essenziale per ottenere un effetto completo. Per essere efficaci, i microrganismi probiotici devono essere stabili per lunghi periodi in condizioni normali di stoccaggio e di produzione del mangime, e devono essere in grado di sopravvivere nell’intestino della specie ospite al fine di produrre il suo effetto benefico.

Dal punto di vista nutrizionale, metabolico ed immunologico, secondo Vanbelle et al,. (1990), un microrganismo probiotico ideale deve soddisfare i seguenti requisiti:

Da un punto di vista pratico, Delbecque (1991) ha sottolineato che la capacità di adesione non è indispensabile, dal momento che i ceppi adesivi scompaiono una settimana dopo la loro somministrazione, e che la bioregolazione da parte dei microrganismi probiotici richiede un periodo di adattamento di almeno due settimane.

 

Prebiotici per il pollame

Come già descritto, un prebiotico è un qualsiasi componente alimentare che, non digerito nel piccolo intestino, entra nella parte successiva dove può essere utilizzato come substrato di crescita dai batteri intestinali (Gibson and Roberfroid 1995). Secondo questa definizione, potrebbe scaturire la domanda: i prebiotici possono essere considerati degli stabilizzatori della microflora intestinale? Ed un’altra domanda potrebbe essere, i prebiotici sono sostanze chimicamente definite?

La maggior parte dei prebiotici sono prodotti a base di fruttoligosaccaridi (FOS). Tuttavia, anche transgalactoligosaccaridi, lattulosio, maltoligosaccaridi e molti altri sono stati studiati (Orban et al., 1997; Patterson et al., 1997, e Piva 1998). I mannano-oligosaccaridi (MOS) sono stati utilizzati allo stesso modo dei prebiotici, ma senza alcun effetto benefico sull’arricchimento selettivo delle popolazioni batteriche. Sembra che i MOS agiscano attraverso il legame e la rimozione dei patogeni dal tratto intestinale e la stimolazione del sistema immunitario (Spring et al., 2000). È stato osservato come i prebiotici riducano la colonizzazione e l’eliminazione con le feci di Salmonella, e Campylobacter (Chambers et al., 1997; Fukata et al., 1999). A questo proposito, il meccanismo d’azione proposto riguarda la stimolazione immunitaria innata generata dai recettori delle cellule intestinali in relazione ai ß-glucani presenti nella parete cellulare dei lieviti (Abel & Czop, 1992).

Questo effetto è stato testato nel pollame da Stanley et al., 2004, Acevedo et al., 2001, Guo et al., 2003, Lowry et al., 2005, Huff et al., 2006, Rathjeber et al., 2008, Cox et al., 2010, Huff et al., 2010 and, at IRTA, Morales et al., 2009 e 2010. In tutti questi studi con pareti cellulari di lieviti, non c’è stata riduzione della crescita dell’animale, ma è stata incrementata la tolleranza contro l’infezione sperimentale eseguita.

Nel caso dei prebiotici, IRTA ha brevettato un pre-mix di galattomannani originati dalla gomma di carrubo (Ceratonia silicua). L’obiettivo del brevetto è di ridurre la prevalenza di Salmonella nel pollame e nei suini quando il prodotto è addizionato al mangime in un intervallo dal 0.1 al 0.3% del mangime totale. I risultati di questa applicazione saranno presentati al convegno.

Le principali caratteristiche ideali di un prebiotico, secondo Simmering e Blaut 2001, sono:

Conclusioni

Le prove suggeriscono che i microrganismi probiotici e le sostanze prebiotiche influenzano la microflora intestinale degli animali bersaglio e, conseguentemente, non solo incrementano le performance, ma anche lo stato immunitario e di salute dell’animale. Le risposte ottenute possono anche riflettersi in un ancora maggiore incremento delle performance più che di ogni altro miglioramento, questo può capitare quando gli animali sono allevati in buone condizioni. Quindi, “usare un microrganismo probiotico può anche essere visto come una polizza di assicurazione contro ogni possibile effetto negativo sulle performance mediato dalla flora intestinale” (SCAN, 2000)

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