نقش اسیدهای آلی در کیفیت و سلامت آب

نقش حیاتی اسیدهای آلی در کیفیت و سلامت آب آشامیدنی

مقدمه

آب به عنوان یکی از ترکیبات مغذی در بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی بدن حیوانات نقش اساسی دارد. حدوداً جوجه‌های گوشتی 2 برابر و طیور تخمگذار 4 برابر خوراک خود، آب مصرف می‌کنند. سـهم آب در زمان جوجه ریزی، تقریباً 85 درصد وزن جوجه و در پرندگان بالغ 70 درصد وزن کل بدن را تشکیل می‌دهد. بنابراین، کاهش مصرف آب می‌تواند تاثیر بسزایی بر سلامت پرنده بگذارد. جذب بهینه مواد مغذی و توسعه میکروفلور دستگاه گوارش به آب آشامیدنی سالم وابسته است. از این رو، ارزیابی منظم کیفیت آب از جمله بار میکروبی، محتوای مواد معدنـی و سختی، قبل از جوجه‌ریزی در سیستم‌های پرورش مدرن ضرورت دارد؛ چراکـه از تکامل روده از همان ابتدای دوره پرورش حمایت می‌کند.

اثر حفاظتی اسیدهای ضعیف: از تئوری تا تجربه

بیش از 30 سال است که اثر حفاظتی اسیدهای آلی بر اساس نظریه ”Weak acid preservative“ وجود دارد. اما امروزه به یقین از اسیدهای آلی به‌عنوان جایگزین‌های ایده‌آل برای آنتی‌بیوتیک‌های محرک رشد استفاده می‌شود. اسیدهای آلی به عنوان نگهدارنده‌های طبیعی، با کاهش pH و اثرات ضد میکروبی، رشد پاتوژن‌ها را مهار می‌کنند. اسیدهای فرمیک، استیک، لاکتیک و پروپیونیک از جمله اسیدهای آلی کوتاه زنجیر هستند که به طور کامل در آب تفکیک نمی‌شوند و میزان تفکیکشان وابسته به pKa اختصاصی آن‌ها است. در جدول 1 مقادیر pH رایج‌ترین اسیدهای آلی در سطوح 5 و 10 درصد در آب ارائه شد. با افزایش غلظت اسید در آب، pH کاهش می‌یابد. به طور معمول، با کاهش pH، انتشار اسید در غشاء پلاسمائی و سیتوپلاسم افزایش می‌یابد.

جدول 1- مقادیر pH در غلظت‌های مختلف اسیدهای آلی در آب

اسیدهای‌آلی در محیط‌های مختلف

سختی آب می‌تواند تعیین کننده pH آن باشد. سختی آب ناشی از حضور یون‌های کربنات کلسیم و منیزیم منجر به افزایش ظرفیت بافری و pH قلیایی آب می‌شود. استفاده از اسیدهای آلی در pH‌ مختلف می‌تواند درصد تجزیه‌پذیری متفاوتی داشته باشد. درصد تجزیه‌پذیری با شاخص pKa بیان می‌شود که نشانگر 50 درصد حالت تفکیک شده و 50 درصد حالت تفکیک نشده اسید است. هرچه اسید قوی‌تر باشد pKa آن پایین‌تر بوده و توانایی بالاتری در تفکیک پذیری دارد (جدول 2). ولی قانون معمول اسیدهای آلی این است که در محیط‌های اسیدی این اسیدها دست نخورده‌تر باقی مانده و برعکس در محیط‌های قلیایی درصد تفکیک بالاتر می‌رود.

جدول 2- مقادیرpKa اسیدهای آلی مختلف

اثر اسیدهای آلی بر باکتری‌ها

اسیدهای آلی تفکیک نشده با توانایی نفوذ به دیواره سلولی باعث کاهش pH سیتوپلاسم شده و با اختلال در چرخه زیستی سلول باکتری، تکثیر سلولی را مهار می‌کنند. در این شرایط سلول ممکن است آنیون‌های آزاد شده را بیرون براند و یا غلظت سایر آنیون‌های سلولی از جمله گلوتامات را کاهش دهد. در چنین تبادل آنیونی اگر pKa آنیون تجمع یافته در سلول کمتر از pKa گلوتامات بیرون رانده شده باشد می‌تواند منجر به کاهش pH داخل سلولی شود و عملکرد سلول را مهار کند. همچنین مطالعات انجام شده بر باکتری ای‌کولای نشان دادند که تجمع استات منجر به مهار بیوسنتز متیونین می‌شود؛ در این شرایط مهار رشد باکتری تا حد زیادی به کاهش متیونین داخل سلولی و تجمع ترکیبات حد واسط متیونین مانند هموسیستئین مرتبط است.

استفاده از اسیـدهای آلی مایع در خطوط آبخوری مرغداری‌ها جزئی از کارهای روتین مرغداران در طول دوره پرورش است که در دل خود ضدعفونی و مهار باکتری‌های ای‌کولای و سالمونلا را نیز دارد. در همین راستا، آزمایشی که توسط شرکت کیمیازیم انجام شد، بیشترین اثر مهاری محصول اسیدیفایر ساینوسید ال را در مقابله با رشد باکتری‌های سالمونلا از غلظت 750 تا 1500 سی‌سی در 1000 لیتر و ای‌کولای از غلظت 500 تا 1500 سی‌سی در 1000 لیتر با جمعیت باکتریایی CFU/ml 105 در شرایط آزمایشگاهی نشان داد.

شکل 1- اثر محصول ساینوسید ال (اسیدیفایر شرکت کیمیازیم) بر مهار رشد باکتری‌ها (ای‌کولای و سالمونلا)

در خطوط آبخوری مرغداری‌ها چه می‌گذرد؟

بهداشت آب در مرغداری‌ها تعیین کننده سلامت میکروفلور دستگاه گوارش طیور و موفقیت در پرورش است. اما افراط یا تفریط در این مسئله می‌تواند زیان‌هایی هم داشته باشد. استفاده بی‌رویه‌ از ضدعفونی کننده‌ها‌ مانند کلر و انواع اسیدهای معدنی می‌تواند باعث خوردگی سیستم‌ها آبخوری، تجزیه سریع اسیدهای معدنی و افزایش غلظت آنیون‌ها ‌شود؛ این شرایط اثرات مخربی بر میکروفلور دستگاه گوارش دارد. همچنین عدم استفاده از پاک کننده‌ها نقطه ضعف‌های دیگری مانند تشکیل لجن، بیوفیلم و در نهایت انتقال افقی پاتوژن‌ها و مقاومت میکروبی را در پی خواهند داشت (شکل2).

از سوی دیگر، بعضاً تنها از سرکه یا اسید استیـک به عنوان اسیدیفایر استفاده می‌شود. اما نکته مهم در این رابطه نیاز به دوز بالای اسید استیک و هزینه آن است. همچنین استفاده از یک نوع اسید به تنهایی نمی تواند بر همه پاتوژن ها اثر کافی داشته باشد. در حالی که ما به اسیدیفایر وسیع الطیف نیاز داریم. استفاده از اسیدیفایری متشکل از چند اسیدآلی در کنار ضدعفونی اولیه، توانایی بالاتری در جلوگیری از تشکیل بیوفیلم در طول پرورش دارد. استفاده از اسیدهای آلی با تضعیف و تخریب ساختار بیوفیلم، رشد میکروارگانیسم‌ها را مهار کرده و در نتیجه به حفظ بهداشت و ایمنی آب کمک می‌کنند. بعلاوه اسیدیفایرها با توانایی ایجاد اثر اسیدی در نواحی ابتدایی دستگاه گوارش، به تعدیل pH و سلامت لوله گوارش کمک کرده و در نهایت ورود میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا را به روده کنترل می‌کنند.

سخن آخر

ساینوسید ال محصول شرکت کیمیازیم، متشکل از اسیدهای آلی فرمیک، استیک، پروپیونیک، سیتریک و لاکتیک می‌تواند ضمن برخورداری از اثرات ضد میکروبی و جلوگیری از تشکیل بیوفیلم به تعادل فلور میکروبی روده و کاهش مشکلات گوارشی کمک کند.