Acid hữu cơ bổ sung vào thức ăn và những chú ý khi sử dụng

 GS.Vũ Duy Giảng

Ngày nay acid hữu cơ (acidifier) đang được dùng phổ biến trong thức ăn công nghiệp. So sánh với các thức ăn bổ sung khác, acid hữu cơ được đánh giá là có lợi ích cao nhất đối với thành tích chăn nuôi. Một nghiên cứu trên lợn con 7-30 kg ở Đan Mạch năm 2001 cho biết, chênh lệch về tăng trọng hàng ngày của lợn ăn khẩu phần đối chứng và thí nghiệm có và không bổ sung acid hữu cơ là 40%, trong khi chênh lệch này ở khẩu phần bổ sung hương liệu, probiotic, enzyme chỉ là 19%, 14% và 9%, lần lượt.

Các acid hữu cơ thường dùng là:

– Acid formic: sát khuẩn mạnh.

– Acid lactic: hạ pH nhanh, ức chế vi khuẩn lên men thối.

– Acid propionic: ức chế nấm mốc phát triển trong thức ăn.

– Acid butyric: sát khuẩn gram – và gram +, kích thích lợn ăn nhiều, bảo vệ thượng bì ruột, kích thích lớp tế bào lông nhung phát triển tốt, kích thích hệ miễn dịch của ruột (tăng hàm lượng α, β và γ globulin máu).

– Acid fumaric, acid malic, acid citric, acid succinic: thơm, ngon gây mùi hấp dẫn cho lợn.

Acid hữu cơ ít khi dùng ở dạng đơn mà thường được dùng hỗn hợp từ 2 đến 4 loại cùng với nhau để bổ sung tác dụng cho nhau. Tác dụng của acid hữu cơ trong chăn nuôi đã có nhiều tài liệu đề cập đến, ở đây chỉ xin tóm tắt những tác dụng chính:

+ Ức chế sự phát triển của vi khuẩn có hại, duy trì cân bằng vi khuẩn đường ruột.

+ Tiêu diệt vi khuẩn bệnh.

+ Hỗ trợ sự tiêu hoá và hấp thu các chất dinh dưỡng: Hoạt hóa pepsinogen, hỗ trợ tiêu hóa protein; tăng độ hòa tan chất khoáng, hỗ trợ hấp thu chất khoáng, đặc biệt vi khoáng; kích thích ruột tiết secretin, giúp tụy tiết nhiều bicarbonate và acid mật, giúp lipid thức ăn tiêu hóa, hấp thu tốt hơn.

– Tăng sự tái tạo lớp tế bào vi lông nhung (acid butyric): Na butyrate tăng chiều dài lông nhung lên khoảng 30%.

Cơ chế kháng khuẩn của acid hữu cơ

Cơ chế ức chế vi khuẩn bệnh của acid hữu cơ bổ sung vào thức ăn được giải thích như sau:

Trong đường ruột tồn tại các nhóm vi khuẩn có ích và vi khuẩn bệnh, số lượng các nhóm này được duy trì ở trạng thái cân bằng (eubiosis); do những nguyên nhân nào đó, số lượng vi khuẩn bệnh tăng lên, trạng thái cân bằng bị phá vỡ (dysbiosis), con vật bị rối loạn tiêu hóa và mắc bệnh.

Nhóm vi khuẩn có ích thường là những vi khuẩn lên men sinh acid lactic như Lactobacillus, Bifidobacterium, Streptococcus…. Nhóm vi khuẩn bệnh thường là E.coli, Samonella, Clostridium perfringens, Staphilococcus aurius…

Vi khuẩn có ích sống trong môi trường pH thấp hơn vi khuẩn bệnh. Ví dụ: pH thích hợp cho nhóm vi khuẩn lên men sinh acid lactic là 2 – 3, còn pH cho vi khu ẩn bệnh như E.coli là ≥ 4; Samonella là ≥ 3,5; Cl. perfringens là ≥ 6 (sơ đồ 1).

Như vậy bổ sung acid hữu cơ để đưa pH dịch tiêu hóa xuống < 3,5 thì sẽ ức chế những vi khuẩn bệnh và tạo điều kiện cho vi khuẩn có ích hoạt động.

Cơ chế tiêu diệt vi khuẩn bệnh của acid hữu cơ bổ sung vào thức ăn được giải thích như sau:

Acid đi vào tế bào vi khuẩn, ở đây (pH = 7) acid phân ly cho ra H+ ( RCOOH → RCOO- + H+ ), pH bên trong tế bào giảm, vi khuẩn phải sử dụng cơ chế bơm ATPase để đẩy H+ ra khỏi tế bào, vi khuẩn bị mất năng lượng. Mặt khác pH giảm thì cũng ức chế quá trình đường phân (glycolysis), tế bào vi khuẩn bị mất nguồn cung cấp năng lượng. Khi phân ly trong tế bào, anion của acid không ra khỏi được tế bào, gây rối loạn thẩm thấu. Những nguyên nhân này làm cho vi khu ẩn bị chết (sơ đồ 2).

Cần lưu ý rằng acid hữu cơ có thể đi vào hoặc đi ra khỏi tế bào vi khuẩn chỉ khi ở trạng thái không phân ly.

Sự phân ly của acid hữu cơ lại phụ thuộc vào hằng số phân ly (pK) và pH của môi trường.

+ pK càng cao thì độ phân ly càng lớn. Ví dụ trong một môi trường có pH như nhau thì acid acetic có độ phân ly cao hơn acid formic (pK của acid acetic là 4,76 và của acid formic là 3,75).

+ Acid hữu cơ phân ly ít trong môi trường có pH thấp và phân ly nhiều trong môi trường có pH cao. Ống tiêu hóa của lợn hay gà có pH khác nhau theo với các vị trí khác nhau. Ở dạ dày, pH thường thấp (2,5 – 3,5), acid hữu cơ ở đây không phân ly hoặc phân ly rât ít, nhưng ở ruột non pH thường cao (6 – 7,5), acid hữu cơ phân ly phân ly nhi ều, thậm chí phân ly hoàn toàn. Khi đã phân ly thì acid không đi vào được tế bào vi khuẩn và không còn có tác dụng diệt khuẩn nữa (sơ đồ 3 và 4).

Sơ đồ 4 cho thấy ở pH 3,5 acid butyric hầu như không phân ly, acid lactic và formic phân ly khoảng 40% (60% không phân ly), nhưng pH tăng dần lên thì sự phân ly của các acid này cũng tăng, đến pH = 6,0 -7,0 tất cả các acid hầu như phân ly hoàn toàn. Riêng acid butyric có độ phân ly thấp khi pH tăng, ở pH = 5,5 – 6,0 thì vẫn còn khoảng gần 20% không bị phân ly.

Ở đây có một câu hỏi đặt ra là tại sao acid hữu cơ chỉ tiêu diệt vi khuẩn bệnh mà không tiêu diệt vi khuẩn có ích?

Vi khuẩn có ích là nhóm vi khuẩn không nhậy cảm với pH. Nhóm vi khuẩn này dung nạp được pH chênh lệch rộng giữa trong và ngoài tế bào vi khuẩn, khi pH trong tế bào đủ thấp, acid hữu cơ sẽ trở lại dạng không phân ly và ra khỏi tế bào vi khuẩn theo cùng một con đường mà chúng đi vào.

Những chú ý khi sử dụng acid hữu cơ khi bổ sung vào thức ăn

Cơ chế kháng khuẩn trên đây cho thấy khi sử dụng acid hữu cơ cần có những chú ý sau:

+ Hầu hết các acid hữu cơ như acid lactic, formic, fumaric, butyric… đều có tác dụng diệt khuẩn ở dạ dày vì ở đây pH thấp, acid hữu cơ ít hoặc không bị phân ly. Phần acid không phân ly sẽ đi vào tế bào vi khuẩn và thực hiện cơ chế diệt khuẩn như trình bày ở trên.

+ Các acid hữu cơ khi xuống ruột, do pH cao (6-7,5) chúng bị phân ly gần như hoàn toàn (trừ acid butyric có khoảng gần 20% không bị phân ly ở pH = 5,5-6,0), do đó chúng không đi vào tế bào vi khuẩn và không thực hiện đựợc cơ chế diệt khuẩn.

Để khắc phục sự phân ly của acid hữu cơ trong ruột non người ta phải bọc chúng lại (bọc bằng các chất thuộc nhóm oligosaccharide hay bằng mỡ).

Ví dụ: chế phẩm Adimix của hãng INVE (chứa natri butyrate) được bọc bằng mỡ. Ở dạ dày do không có enzyme lipase nên vỏ lipid của chế phẩm không bị phân giải, chế phẩm đi xuống ruột, ở ruột lipase dịch ruột phân giải vỏ lipid của chế phẩm, giải phóng ra acid butyric, một phần lớn acid butyric đi được vào vi khuẩn bệnh và tiêu diệt chúng.

Từ đây cho thấy để sử dụng hiệu quả acid hữu cơ cần song song sử dụng cả hai loại, một loại có tác dụng diệt khuẩn ở dạ dày (acid hữu cơ không bọc) và một loại có tác dụng diệt khuẩn ở ruột (acid hữu cơ dạng bọc) (sơ đồ 5).

(Bài đã đăng trên Tạp chí KHKT Thức ăn Chăn nuôi số 6, 2008 (29) – Hiệp hội TACNVN)