Axit hữu cơ trong khẩu phần ăn không kháng sinh

Có rất nhiều loại axit hữu cơ sẵn có trên thị trường khiến người tiêu dùng bị rối. Do đó, nắm rõ tính chất hóa học của chúng chính là cách duy nhất để lựa chọn đúng loại axit hữu cơ bổ sung vào chế độ dinh dưỡng cho mỗi loại vật nuôi.

Chăn nuôi gà hữu cơ Ảnh: Poultryworld

Axit hữu cơ được sử dụng rộng rãi từ khi châu Âu cấm sử dụng kháng sinh tăng trưởng trong chăn nuôi. Dần dần, chúng trở thành một trong những nguyên liệu được đông đảo người chăn nuôi chấp nhận vì khả năng thay thế nhiều loại kháng sinh truyền thống. Tuy nhiên, tính hiệu quả của axit hữu cơ còn phụ thuộc vào hiệu lực, độ đậm đặc và hiệu ứng hợp đồng với các loại axit hữu cơ khác, các phụ gia và độ pH dạ dày thay đổi tùy theo tuổi vật nuôi.

Dù được sử dụng rộng rãi và có rất nhiều tài liệu kỹ thuật nghiên cứu sâu rộng về axit hữu cơ nhưng việc sử dụng hữu cơ dưới dạng hỗn hợp vẫn chưa được đề cập tới. Do đó, để đảm bảo axit hữu cơ phát huy hiệu quả tối ưu trong các công thức dinh dưỡng, người chăn nuôi cần phải có kiến thức về tính chất hóa học cơ bản của loại axit này trước khi quyết định sử dụng.

Lợi ích với vật nuôi

Các axit hữu cơ tác động lên các vi khuẩn mang mầm bệnh thông qua hai con đường chủ yếu sau đây. Ðầu tiên, chúng làm giảm độ pH của môi trường xung quanh và làm mất đi cơ hội sống sót của những vi khuẩn gây hại. Thông thường, axit hydrocloric trong dạ dày thực hiện nhiệm vụ này theo cơ chế giết chết phần lớn các loại vi khuẩn có hại xâm nhập vào cơ thể vật nuôi thông qua thực phẩm hoặc nguồn nước. Do vậy, để bổ sung hoặc thay thế aixt hydorcloric dạ dày bằng axit hữu cơ tự nhiên nhằm thực hiện nhiệm vụ này, người chăn nuôi cần phải sử dụng axit mạnh hơn phân hủy được trong điều kiện môi trường dạ dày.

Thứ hai, axit hữu cơ nguyên vẹn (không bị phân hủy) xuyên qua màng ngoài vi khuẩn thâm nhập vào tế bào chất của nó. Tại đây, axit được phân hủy trong môi trường có độ pH trung tính và làm vi khuẩn bị chết đi vì không thích nghi được với  môi trường có pH thay đổi. Thực tế, chỉ có những axit yếu là không bị phân hủy trong môi trường dạ dày và tiếp tục đi vào ruột non để tấn công vi khuẩn. Cơ chế hoạt động này của axit hữu cơ cũng diễn ra ở trong dạ dày nhưng bị giới hạn đáng kể do thức ăn không tồn tại lâu trong dạ dày. Tuy nhiên, quá trình tác động của axit hữu cơ có thể bị rút ngắn đi trước sự áp đảo của các cơ quan duy trì độ pH trung tính trong ruột và khiến axit hữu cơ sớm muộn cũng bị phân hủy.

Cơ chế hoạt động

Trước tiên cần phải biết rằng, dạ dày của vật nuôi chứa nước và axit hydrochloric với độ pH=2. Ở vật nuôi còn nhỏ, hệ tiêu hóa vẫn đang phát triển thì pH≈4, nhất là ở những động vật vừa cai sữa. Sau đó, điều quan trọng là người chăn nuôi nắm được cơ chế hoạt động của axit hữu cơ trong môi trường dạ dày với hai độ pH nói trên. Ðây là cơ sở để lựa chọn đúng loại axit hữu cơ và sử dụng đúng thời điểm cho từng đối tượng vật nuôi.

Ðể hiểu rõ hơn về điều này, cần đánh giá axit lactic (một loại axit yếu) với pKa=3,86. Ở môi trường dạ dày có pH=2 (động vật trưởng thành), phần lớn axit actic sẽ không phân hủy nên nó không mang lại hiệu quả trong việc làm giảm pH dạ dày. Ngược lại, ở môi trường dạ dày có pH=4 (vật nuôi còn non), phần lớn axit lactic sẽ bị phân hủy để giải phóng hydrogen proton, làm giảm pH và bazơ liên hợp. Do đó, ở dạng phân ly, axit lactic trong môi trường pH=4 sẽ phát huy hiệu quả làm giảm pH dạ dày, ít nhất cho tới khi pH giảm xuống dưới mức pKa.

Tiếp theo, đánh giá axit acetic (một axit hữu cơ yếu hơn axit latic) với giá trị pKa=4,75. Axit này phần lớn giữ được kết cấu nguyên vẹn, bởi vậy chúng cũng không đem lại hiệu quả làm giảm pH dạ dày ở cả vật nuôi còn non hay đã trưởng thành vì pKa của chúng cao hơn bất kỳ giá trị pH dạ dày nào. Ðiều này quan trọng với vật nuôi trưởng thành nhưng với vật nuôi còn nhỏ, thì axit acetic lại không phải là sự lựa chọn để làm giảm pH dạ dày.

Trong trường hợp axit hữu cơ có nhiều giá trị pKa như axit citric với 3 giá trị pKa và 3 proton (3,13; 4,76 và 6,4) thì sự phân rã proton đầu tiên sẽ xảy ra trong dạ dày của vật nuôi còn nhỏ, trong khi sự phân rã của hai proton còn lại sẽ xảy ra khi chúng đi vào ruôt non có pH=7. Tuy nhiên, sẽ có một vài axit citric sẽ thẩm thấu qua vách tế bào dạ dày như là một nguồn năng lượng trực tiếp.

Hỗn hợp axit hữu cơ

Ở ruột non, pH=7 (trung tính) axit hữu cơ tiếp tục hoạt động tự do để chống lại các vi khuẩn. Bởi vậy, giá trị của một axit hữu cơ được quyết định bởi khu vực nó hoạt động. Một vài axit hữu cơ thích hợp hơn trong môi trường dạ dày (ngăn chặn mầm bệnh thâm nhập vào ruột), trong khi các loại axit khác lại hoạt động tốt ở đường ruột.

Do đó, cách sử dụng khá là phổ biến hiện nay là kết hợp các loại axit hữu cơ có khả năng hoạt động trên một phổ pH rộng ở những khu vực khác nhau trong đường ruột. Ngoài ra, cần lưu ý lựa chọn các loại axit hữu cơ vìkhả năng chống lại vi khuẩn hay mầm bệnh của từng loại axit hữu cơ không giống nhau.

Axit hữu cơ có trong hầu hết các loại rau củ. Axit citric - loại axit hữu cơ phổ biến nhất có trong hầu hết các loại trái cây, đặc biệt trái cam quýt có chứa hàm lượng rất lớn loại axit này. Axit malic có rất nhiều trong trái táo, trong khi các loại giấm lại chứa nhiều axit acidic. Về bản chất, các loại aixt hữu cơ đều rất yếu và hằng số phân ly cao (pKa).