Z uwagi na istotną rolę mikroflory przewodu pokarmowego w utrzymaniu zdrowia i wysokiej produkcyjności drobiu wzrasta zainteresowanie kwasami organicznymi jako dodatkami paszowymi, które oddziałują na mikroorganizmy zamieszkujące przewód pokarmowy (Kahn, Iqbal 2015, Hajati 2018). Są one stosowane w żywieniu drobiu od ponad 50 lat, aczkolwiek mechanizm działania tych dodatków paszowych nie jest do końca poznany. Ponadto pojawiają się nowe kwasy organiczne oraz technologie ich stosowania.
Kwasowość treści przewodu pokarmowego jest istotnym czynnikiem w utrzymaniu równowagi mikrobiologicznej. Bakterie patogenne przebywające w środowisku przewodu pokarmowego w ograniczonym zakresie rozwijają się w niskim pH. Z tego względu kwasy organiczne znane są z silnego działania bakteriostatycznego. Stosowanie w żywieniu zwierząt krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (short chain fatty acids – SCFA), średniołańcuchowych kwasów tłuszczowych (medium-chain fatty acids – MCFA) i innych kwasów organicznych w większości ma związek z ich antybakteryjną aktywnością w mieszankach paszowych i przewodzie pokarmowym. Wiele badań wykazało korzystny wpływ zakwaszania na strawności i retencję składników pokarmowych. Większość kwasów może stanowić źródło energii. Mogą mieć również korzystny wpływ na budowę przewodu pokarmowego oraz funkcje układu immunologicznego. Stosowanie zakwaszaczy w mieszankach paszowych i w wodzie do picia dla drobiu wpływa korzystnie na ograniczenie częstotliwości występowania problemów jelitowych oraz poprawia wyniki odchowu, a ich efektywność była szeroko opisywana w wielu opracowaniach.
W produkcji dodatków zakwaszających używanych jest cały szereg kwasów organicznych i nieorganicznych (głównie ortofosforowy). Kwasy organiczne i nieorganiczne mogą być stosowane pojedynczo lub w mieszaninach na nośniku stałym lub w postaci płynnej. W żywieniu mogą być również stosowane kwasy w postaci soli sodowych, wapniowych i potasowych. Używanie soli jako dodatków zakwaszających wynika z faktu, że są one mniej agresywne (korozyjne), charakteryzują się mniej drażniącym zapachem, a ich sypka postać ułatwia dozowanie w produkcji mieszanek paszowych.
Mechanizm antybakteryjnego działania kwasów i ich soli jest zróżnicowany. Część kwasów oddziaływuje bezpośrednio na niekorzystne bakterie zasiedlające przewód pokarmowy (formy niezdysocjowane), inne stabilizują mikroflorę poprzez obniżenie pH treści pokarmowej. Kwasy organiczne o niskiej stałej dysocjacji szybko obniżają pH w żołądku i w początkowym odcinku jelita cienkiego i z tego względu nie są efektywne w dalszych odcinkach przewodu pokarmowego. Kwasy w formie niezdysocjowanej po przejściu przez ścianę bakterii obniżają pH wewnątrz komórki. Bakterie muszą usuwać kationy wodorowe, a to wymaga nakładu energii i osłabia bakterie. W efekcie następuje zatrzymanie rozwoju mikroorganizmów lub nawet ich śmierć. Obniżenie wewnątrzkomórkowego pH inicjuje również inne mechanizmy: hamuje glikolizę i aktywny transport. Część anionowa kwasu może być usuwana tylko w formie niezdysocjowanej, a jej kumulacja jest toksyczna dla bakterii patogennych. Inne bakterie (fermentacji mlekowej), które nie są wrażliwe na niskie pH mogą tolerować duże różnice wewnątrz i zewnątrzkomórkowego pH. Jedynym sposobem dostarczenia kwasów w formie niezdysocjowanej do jelit jest ich ochrona poprzez osadzenie na określonej matrycy lub ich otoczkowanie.
Wiele badań wykazało korzystny wpływ zakwaszania na strawności i retencję składników pokarmowych. Niektóre kwasy zwiększają sekrecje pepsyny oraz uwalnianie hormonów przewodu pokarmowego, w tym gastryny i cholecystokininy. W efekcie obserwuje się korzystny wpływ na strawność białka. Produkty końcowe trawienia białka, pepsyna i niskie pH treści pokarmowej stymulują wydzielanie enzymów trzustkowych. Kwasy organiczne mogą poprawiać absorpcje składników mineralnych, szczególnie Ca i P oraz mikroelementów. Niektóre badania wykazały również wzrost efektywności enzymów paszowych, w tym fitazy po zastosowaniu w mieszankach dodatków zakwaszających.
Większość kwasów może stanowić źródło energii. Kwasy wpływają korzystnie na metabolizm energii i charakteryzują się istotnie dużą zawartością energii, która jest całkowicie metabolizowana. Wartość energetyczna kwasów może być używana w bilansowaniu energii w mieszankach paszowych. Efektem działania niektórych kwasów jest również wpływ na wzrost liczebności bakterii Lactobacillus w jelitach oraz regeneracja i zwiększenie długości kosmków jelitowych.
Efektywnym kwasem organicznym w żywieniu drobiu jest kwas masłowy. Korzystny wpływ wymienionego kwasu na mikroflorę i funkcjonowanie przewodu pokarmowego potwierdzono w wielu badaniach (Ahsan in. 2016). Z tego względu poszukuje się możliwości zwiększenia jego koncentracji w treści jelit. Jedną z dróg jest stosowanie dodatku n-maślanu w mieszankach paszowych (Leeson i in. 2005, Hanna 2019) lub wprowadzanie do mieszanek paszowych dodatków stymulujących rozwój bakterii wytwarzających ten związek, np. prebiotyków (Zduńczyk i in. 2005, Lipiński i in. 2014). Podobne działanie (stymulacja produkcji kwasu masłowego w jelitach) wykazuje zmniejszenie stopnia rozdrobnienia cząstek paszy u drobiu (Lipiński i Wysocki 2010). W cytowanych badaniach na drobiu stwierdzono, że zmniejszenie stopnia rozdrobnienia ziarna pszenicy miało istotny wpływ na zmniejszenie udziału kwasu octowego (C2), kwasu propionowego (C3), zwiększyło natomiast udział kwasu masłowego (C4) w sumie krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych.
Kwas masłowy, będący krótkołańcuchowym kwasem tłuszczowym (SCFA), odgrywanie zwykle istotną rolę w funkcjonowaniu układu pokarmowego człowieka. Jest produkowany w jelitach na drodze fermentacji błonnika pokarmowego przez bakterie jelitowe, takie jak Lactobacillus i Bifidobacterium. Jego obecność w organizmie ma szereg korzyści zdrowotnych, w szczególności dla funkcjonowania jelit, układu odpornościowego oraz metabolizmu.
Jedną z głównych funkcji kwasu masłowego jest wsparcie zdrowia jelit. Stanowi on kluczowe źródło energii dla komórek nabłonka jelitowego (enterocytów), wspierając tym samym regenerację i prawidłowe funkcjonowanie bariery jelitowej. Dzięki temu, kwas masłowy przyczynia się do poprawy trawienia i absorpcji niezbędnych składników, co ma bezpośredni wpływ na ogólne zdrowie i samopoczucie człowieka. Kwas masłowy pełni również ważną rolę w utrzymaniu równowagi mikrobiologicznej jelit, działając jako selektywny czynnik wspierający rozwój korzystnych bakterii, takich jak Bifidobacterium i Lactobacillus. Jednocześnie wykazuje działanie antybakteryjne, hamując wzrost i namnażanie patogenów, takich jak Clostridium czy Salmonella. Dzięki temu kwas masłowy pomaga w zachowaniu homeostazy mikroflory jelitowej, co ma kluczowe znaczenie w zapobieganiu chorobom jelit, takim jak zapalenie jelita grubego, zespół jelita drażliwego (IBS) czy inne zaburzenia związane z dysbiozą.
Jednym z najważniejszych aspektów działania kwasu masłowego jest jego właściwość przeciwzapalna. Hamuje on aktywność jądrowego czynnika transkrypcyjnego NF-κB, który odgrywa kluczową rolę w rozwoju procesów zapalnych. Dzięki temu kwas masłowy pomaga łagodzić przewlekłe stany zapalne w jelitach, co może przynieść korzyści osobom cierpiącym na choroby zapalne jelit (IBD), takie jak choroba Leśniowskiego-Crohna czy wrzodziejące zapalenie jelita grubego. Zdolność do regulacji odpowiedzi zapalnej sprawia, że kwas masłowy może również wspierać zdrowie ogólnoustrojowe, chroniąc przed przewlekłymi stanami zapalnymi, które są powiązane z rozwojem wielu chorób cywilizacyjnych, takich jak miażdżyca, cukrzyca typu 2, a nawet niektóre nowotwory, zwłaszcza raka jelita grubego.
Oprócz działania na poziomie jelit, kwas masłowy wpływa także na układ odpornościowy, stymulując odpowiedź immunologiczną poprzez aktywację i różnicowanie komórek odpornościowych. Wzmacnia to barierę ochronną organizmu, zmniejszając ryzyko zakażeń oraz wspierając odpowiedź organizmu na infekcje. Co więcej, kwas masłowy może wpływać na regulację poziomu cholesterolu we krwi, poprawiając profil lipidowy, co jest istotne w zapobieganiu chorobom sercowo-naczyniowym.
Kwas masłowy w organizmie człowieka powstaje głównie z fermentacji błonnika pokarmowego przez mikroflorę jelitową, a jego produkcja jest silnie uzależniona od jakości diety, zwłaszcza spożycia produktów bogatych w błonnik, takich jak warzywa, owoce, produkty pełnoziarniste oraz rośliny strączkowe. Dieta bogata w błonnik sprzyja zdrowiu jelit poprzez stymulację produkcji kwasu masłowego przez mikroflorę jelitową, co przynosi liczne korzyści zdrowotne.
Kwas masłowy (BA) jest krótkołańcuchowym kwasem organicznym (C4), odkrytym w zjełczałym maśle w 1869 roku przez Adolfa Liebena oraz Antonio Rossi (Myers, 2007). Charakteryzuje go masa cząsteczkowa wynosząca 88,12 g/mol, gęstość 0,958 g/ml i wartość pKa równa 4,82 (Ahsan i in., 2016). Kwas masłowy jest bezbarwną, potencjalnie lotną cieczą o nieprzyjemnym zapachu i smaku. Rozpuszcza się w wodzie i etanolu (Melaku i in., 2021). BA powstaje w jelitach ssaków i ptaków w wyniku beztlenowej fermentacji bakteryjnej włókna pokarmowego (Kulcsár i in., 2017).
Kwas masłowy w praktyce stosowany jest w postaci soli lub w formie chronionej. Sole wapniowe lub sodowe kwasu masłowego są bezwonne, a ich sypka postać ułatwia proces wytwarzania mieszanek paszowych (Kaczmarek i in., 2016). Badania naukowe wykazały, że stała dysocjacji soli sodowej kwasu masłowego (SB) wynosi 4,81. W rezultacie kwas ten ulega rozpadowi w górnych odcinkach przewodu pokarmowego (van der Wielen i in., 2000). Wartości pH wahają się od 4,5 w wolu do 2,5 w żołądku mięśniowym ptaków (Denbow, 2015). Dopóki wartość pH otoczenia jest niższa niż pKa kwasu masłowego, większość jego cząsteczek pozostaje niezdysocjowana (Ahsan i in., 2016). Po dotarciu do żołądka ptaków, z soli sodowej uwalniany jest jon Na+. Ze względu na niskie pH, pozostała frakcja jest szybko przekształcana do formy niezdysocjowanej, określanej jako maślan (Elnesr i in., 2020). Taka forma kwasu ma działanie antybakteryjne, ale jest szybko neutralizowana w dwunastnicy, co powoduje, że skuteczność soli kwasów organicznych jest ograniczona głównie do górnych części przewodu pokarmowego. Natomiast postać niezdysocjowana umożliwia wniknięcie do wnętrza komórki bakteryjnej. Z tego względu zasadne wydaje się poddanie BA procesom zapewniającym ochronę przed dysocjacją, co pozwoli na skuteczniejsze działanie antybakteryjne w dalszych odcinkach przewodu pokarmowego ptaka i ograniczenie ilości bakterii patogennych.
Dowiedz się więcej o produkcie: EKO FERMA
Cały artykuł jest dostępny w najnowszym numerze kwartalnika Indyk Polski 3/2024
