Tính chất hóa học của axit hữu cơ trong khẩu phần ăn không chứa kháng sinh cho động vật

Có rất nhiều axit hữu cơ sẵn có trên thị trường, chúng ta cần thật sự hiểu biết về tính chất hóa học của chúng để chọn đúng sản phẩm cho từng loại thức ăn cụ thể.

THEO IOANNIS MAVROMICHALIS VÀ EFSTRATIA PAPANIKOU

Axit hữu cơ đã được sử dụng rộng rãi kể từ khi các kháng sinh tăng trưởng bị cấm ở Châu Âu (EU). Axit hữu cơ là một trong những lựa chọn thay thế được sử dụng rộng rãi nhất so với các chất kháng khuẩn truyền thống, nhưng tác dụng của chúng phụ thuộc vào hiệu năng, nồng độ, chất bỗ trợ, sự phối hợp với các axit hữu cơ khác và các chất phụ gia, ngoài ra còn phụ thuộc vào độ pH trong dạ dày (pH thay đổi theo độ tuổi vật nuôi).

Mặc dù đã sử dụng rộng rãi và đã có rất nhiều tài liệu nghiên cứu về kỹ thuật về vấn đề này nhưng chúng ta vẫn có một lỗ hổng kiến thức đáng kể vượt ra ngoài phạm vi hiểu biết trước đây về tính hiệu quả phụ thuộc vào liều dùng của các hợp chất này, do đó đòi hỏi kiến thức về hóa học cơ bản trước khi sử dụng chúng một cách đúng đắn.

Axit hữu cơ là gì?

Axit hữu cơ có trong hầu hết các loại thực vật mà chúng ta tiêu thụ mỗi ngày. Ví dụ, axit xitric, một axit hữu cơ thông thường, có trong hầu hết các loại trái cây và đặc biệt là các loại trái cây có múi. Axit Malic được tìm thấy trong táo, trong khi đó giấm ăn thông thường cũng có chứa axit hữu cơ.

Trong tự nhiên, axit hữu cơ khá yếu, bằng chứng là chúng hiện diện rộng rãi và hoàn toàn an toàn đối với người và động vật. Mặt khác, chúng có thể là các chất kháng khuẩn đủ mạnh khi ở nồng độ vừa đủ, tuy nhiên cũng như bất kỳ chất nào khác, cần liều lượng như thế nào là phụ thuộc vào mức độ mầm bệnh. Nghĩa là, càng có nhiều vi khuẩn gây bệnh, liều lượng sẽ càng cao để có thể khử được mầm bệnh. 

Axit hữu cơ khác với axit vô cơ như thế nào?

Các axit vô cơ cũng hiện diện trong tự nhiên tương tự axit hữu cơ, nhưng chúng được tìm thấy với hàm lượng rất nhỏ, trừ khi được cô đặc bằng các phương pháp công nghiệp. Ví dụ, hai axit vô cơ phổ biến là acid phosphoric và axit clohiđric. Axit đầu tiên người ta thường sử dụng để chế biến nhiều loại soda khác nhau, trong khi axit thứ hai có trong dịch tiết từ dạ dày của động vật. Axit vô cơ là axit mạnh vì chúng có thể gây hại nếu không được pha loãng. Ví dụ, acid hydrocloric khi pha loãng có thể uống được và không hại dạ dày, nhưng nếu axit này ở trạng thái cô đặc, khi uống vào sẽ gây thủng dạ dày. Rõ ràng là việc sử dụng axit vô cơ tạo ra những nguy cơ đáng kể về an toàn thực phẩm trong toàn bộ quá trình sản xuất. Do đó, chúng được sử dụng khá hiệu quả như một chất tẩy uế (dung dịch clo thương mại), và thường không được sử dụng làm phụ gia thức ăn chăn nuôi.

Làm thế nào để xác định tính mạnh hay yếu của axit hữu cơ?

Như đã đề cập ở trên các axit hữu cơ là axit yếu so với các axit vô cơ, nhưng đây là một thuật ngữ mang tính định tính cần phải được chứng minh bằng một chỉ số cụ thể để so sánh hoạt tính cả hai loại axit trên cơ sở bình đẳng và chính xác. Chỉ số pKa đã được các nhà hóa học trên thế giới sử dụng, chính là logarit âm nồng độ của các đơn vị tham gia phản ứng ở trạng thái cân bằng. Đây là một chỉ số khá phức tạp khi nói đến định nghĩa và tính toán của nó. Trong các thuật ngữ sinh hóa, chúng ta cần chỉ số này để hiểu rõ về các axit hữu cơ, chúng ta biết rằng pKa là độ pH mà ở đó 50 phần trăm axit bị phân ly. Trong thực nghiệm, chỉ số pKa càng cao thì axit tương ứng càng yếu.

Axit hữu có lợi cho động vật như thế nào?


Axit hữu cơ được cho là có ảnh hưởng đến vi khuẩn gây bệnh thông qua hai cách chính. Thứ nhất, chúng có thể làm giảm độ pH của môi trường xung quanh, làm cho vi khuẩn có hại không thể tồn tại được. Vai trò này thường là do axit hydrochloric đảm nhận và nó tiêu diệt hầu hết các vi khuẩn bên ngoài khi các vi khuẩn này theo cùng với thực phẩm hoặc nước đi vào dạ dày, nhưng nó không tác động đến vi khuẩn tự nhiên có sẵn (những vi khuẩn chỉ hấp thụ chất dinh dưỡng chứ không gây hại). Đối với axit hữu cơ đóng vai trò giảm độ pH dạ dày, có nghĩa là nó sẽ hỗ trợ hoặc thay thế acid hydrochloric tự nhiên tiết ra từ dạ dày, hay nói cách khác chúng ta cần các axit mạnh hơn phân tách (phân ly) diễn ra trong môi trường dạ dày.

Thứ hai, khi các axit hữu cơ ở trạng thái ban đầu (chưa phân ly) được cho là xâm nhập được qua màng ngoài của vi khuẩn vào tế bào chất của chúng, nơi vi khuẩn phân bào trong môi trường pH trung tính. Điều này làm giảm độ pH bên trong của vi khuẩn và tiêu diệt vi khuẩn. Chỉ có axit yếu chưa phân ly trong dạ dày mới có thể xâm nhập vào ruột non nơi chúng có thể tấn công vi khuẩn. Phản ứng sinh hóa này cũng xảy ra trong dạ dày, nhưng phản ứng bị hạn chế bởi thức ăn không ở lại lâu trong đó. Ngược lại, số lượng vi khuẩn trong ruột non rất đáng kể, tại đây sự giảm số lượng nói chung của vi khuẩn lợi và hại đều tham gia nâng cao hiệu quả chuyển hóa thức ăn. Tuy nhiên, hoạt động của các axit hữu cơ có thể bị kìm hãm bởi khả năng khắc phục của cơ thể nhằm duy trì pH trung tính trong ruột, làm cho axit hữu cơ bị phân ly vào một lúc nào đó. Để ngăn chặn phân ly, chỉ có thể bọc axit hữu cơ hoặc dùng cách bảo vệ nào đó để chúng có thể đến được ruột già ở trạng thái ban đầu.

Tầm quan trọng của pKa trong dạ dày là gì?


Chúng ta thường chọn axit hữu cơ để tạo phản ứng trong ruột non, chúng ta tạm không kể đến sự quan trọng của việc chúng tạo một rào pH thấp trong dạ dày, sự lựa chọn này cần một số lời giải thích.

Ở dạ dày của động vật, có nước và axit clohiđric, dẫn tới pH trong dạ dày vào  khoảng 2, môi trường rất axit – đây là môi trường cần thiết để ngăn chặn sự xâm nhập của các mầm bệnh. Ở những con còn non, hệ thống tiêu hoá vẫn đang phát triển, độ pH thường gần bằng 4, đặc biệt ở những con non đã không nhận nguồn dinh dưỡng hoàn toàn từ sữa mẹ trước đó. Vì vậy, điều quan trọng là chúng ta phải hiểu sự khác nhau trong khẩu phần chứa các axit hữu cơ của vật nuôi trưởng thành (pH 2) và con non (pH 4) và điều này sẽ giúp chúng ta chọn các axit thích hợp cũng như đúng mục đích.

Vì vậy, chúng ta hãy xem xét axit lactic đầu tiên (một axit hữu cơ yếu) với pKa là 3,86. Ở pH 2 trong dạ dày (động vật trưởng thành), phần lớn axit lactic sẽ giữ nguyên trạng thái (không phân ly và do đó không hiệu quả trong việc làm giảm pH dạ dày). Ngược lại, ở dạ dày pH 4 (con non), phần lớn axit lactic sẽ phân chia thành các thành phần giải phóng proton hydro, làm giảm pH. Do đó, ở dạng không liên kết của nó, axit lactic ở pH 4 sẽ có hiệu quả trong việc làm giảm pH dạ dày, ít nhất cho đến khi pH giảm xuống dưới pKa của nó, nhưng nó không thích hợp làm chất kháng khuẩn trong ruột non vì phần lớn axit này sẽ bị tiêu thụ trong dạ dày.

Tiếp theo, chúng ta hãy xem xét axit axetic (một axit hữu cơ thậm chí yếu hơn nữa) với một giá trị pKa là 4,75. Rõ ràng axit này sẽ vẫn giữ nguyên trạng thái ban đầu, và do đó không hiệu quả trong việc làm giảm pH dạ dày, ở cả con non và trưởng thành vì pKa của nó cao hơn bất kỳ giá trị pH cần thiết nào của dạ dày. Điều này không giúp ích gì cho vật nuôi trưởng thành, cũng như nó cho thấy rằng ở con non axit axetic là một lựa không đúng đắn để giảm pH dạ dày.

Cuối cùng, trường hợp các axit hữu cơ có đa giá trị pKa, chẳng hạn như axit xitric với ba giá trị pKa vì nó cho ba proton trong môi trường dung dịch: 3.13,4.76,6.40. Rõ ràng là sự phân ly proton đầu tiên sẽ xảy ra ở dạ dày con non, trong khi hai loại còn lại phải đợi cho đến khi chúng đến được ruột non (nơi pH gần bằng 7). Dĩ nhiên, một số axit xitric sẽ được các tế bào dạ dày hấp thụ như là một nguồn năng lượng trực tiếp, nhưng đây là một chuyện hoàn toàn khác.



Hỗn hợp axit hữu cơ


Ở đây phải lưu ý rằng cho đến nay chúng ta đã thảo luận về phản ứng của axit hữu cơ trong dạ dày. Trong ruột non, nơi có độ pH gần bằng 7 (trung tính), các axit hữu cơ tiếp tục phản ứng không khác biệt đối với vi khuẩn vì sự phân ly gần như hoàn toàn. Do đó, giá trị của một axit hữu cơ phải được xác định bởi vị trí mà nó muốn phản ứng. Một số axit hữu cơ phù hợp hơn cho dạ dày (để ngăn ngừa mầm bệnh xâm nhập vào ruột), trong khi một số khác cần phải hoạt động ở ruột (để giảm tải vi khuẩn trong ruột). Để đạt được điều này, chúng ta sử dụng các hỗn hợp axit hữu cơ bao hàm một phổ pH rộng cho các vị trí khác nhau trong ruột. Ngoài ra, không phải tất cả axit hữu cơ đều có hiệu quả như nhau đối với tất cả các mầm bệnh, nhưng điều này nên được xem xét bàn tiếp ở những chủ đề sau.

Nguồn: FeedInternational
Biên dịch: Acare VN Team
Sản phẩm liên quan: Gustor BP70

kỹ thuật khác


Please upgrade IE 8+, Download here