Organische Säuren
Futter- und Trinkwassersäuerungsmittel für Geflügel
Organische Säuren sind organische Verbindungen, die eine Carboxylgruppe (-COOH) enthalten. Diese Carboxylgruppe dissoziiert in Lösung unter Freisetzung eines Protons, wodurch die Verbindung saure Eigenschaften erhält (Voet und Voet, 1995). Organische Säuren sind schwache Säuren, daher werden sie in Lösung nur teilweise dissoziiert.
Obwohl es zahlreiche organische Säuren gibt, von denen viele im Körper natürlich vorkommen (Fettsäuren, Aminosäuren, Nukleinsäuren), werden nur wenige davon in der Geflügelproduktion verwendet. Kurze Kohlenstoffkettenlängen von bis zu sieben charakterisieren im Allgemeinen die üblicherweise verwendeten organischen Säuren, da diese die Säuren sind, die am häufigsten mit antimikrobieller Aktivität assoziiert werden (siehe Tabelle 1). Da diese organischen Säuren natürlich im Körper vorkommen, werden sie vom Vogel leicht verstoffwechselt (Voet und Voet, 1995).
Wirkungsweise
Senkung des Darm-pH-Wertes
Organische Säuren und ihre Salze üben durch lokale pH-Reduktion wachstumshemmende Wirkungen auf Magen- und Darmmikroben aus. Proliferation vieler Krankheitserreger wie Clostridium perfringens, Escherichia coli und Salmonella ssp. wird unter pH 5 signifikant verringert, während säuretolerante Mikroben wie Lactobacillus spp. unversehrt bleiben.
Hemmung des Bakterienwachstums
Zusätzlich zu den hemmenden Wirkungen aufgrund des niedrigen pH-Wertes haben organische Säuren eine direkte bakterizide Wirkung. Während sie in der undissoziierten Form vorliegen, können diese Säuren durch die Zellmembran von Bakterien diffundieren, wo aufgrund der Aufrechterhaltung des zytosolischen pH-Wertes nahe 7 eine Dissoziation der Säure im Inneren der Bakterienzelle stattfindet, was zu einer pH-Senkung und Hemmung der Stoffwechselwege führt. Diese Störungen führen schließlich zum bakteriellen Zelltod (Russell und Diez-Gonzales, 1998, Van Immerseel et al. 2006).
Die antimikrobielle Aktivität ist vollständig von der verwendeten Säure abhängig. Beispielsweise haben Ameisen- und Propionsäure ihr breites Wirkspektrum sowohl gegen Bakterien als auch gegen Pilze, während Milchsäure vor allem gegen Bakterien wirksam ist und Sorbinsäure besser bekannt ist für ihre Wirksamkeit gegen Schimmelpilze (Hajati, 2018).
Die Fähigkeit einer Säure, Mikroben zu hemmen, hängt von ihrem pKa-Wert ab, das ist der pH-Wert, bei dem 50% der Säure dissoziiert werden. Die meisten Säuren mit antimikrobieller Aktivität, die als Futtermittelzusätze verwendet werden, haben pKa-Werte zwischen 3 und 5 (Hajati, 2018).
Energiesubstrat für Enterozyten
Einige organische Säuren, vor allem Butyrat, können direkt von den Enterozyten, die den Magen-Darm-Trakt auskleiden, verstoffwechselt werden und können das Wachstum und die Entwicklung des Darms fördern, was zu einer verbesserten Nährstoffverdauung und -verwertung und letztlich zu einer optimierten Leistung führt (Miller und Slade, 2006).
Faktoren, die die Wirksamkeit von organischer Säure beeinflussen
- pKa-Wert
- Chemische Form (Säure, Salz, beschichtet oder nicht)
- Molekulargewicht
- Mikroorganismus-bezogene minimale Hemmkonzentration (MIC) der Säure
- Zielmikroorganismus
- Tierarten
- Pufferkapazität des Futters
Auswahl der richtigen Säure
Aufgrund ihrer sauren Natur sind organische Säuren ätzend, und viele von ihnen neigen zu einem starken und oft unangenehmen Geruch. Aufgrund dieser ungünstigen Eigenschaft sind Säuren in ihrer reinen Form weniger beliebt und in der Futtermühle schwerer zu handhaben. Darüber hinaus ist das Produkt umso flüchtiger, je kürzer die Kettenlänge der Säure ist, so dass es zu einem kontinuierlichen Verlust von Säure aus verarbeitetem Futtermittel kommt, wodurch die Haltbarkeit des Produkts begrenzt ist. Als Alternative können organische Säureprodukte in verschiedenen Formen wie Salzen, Glyzeriden und mikroverkapselten Produkten angeboten werden. Durch diese Variationen entsteht ein Produkt, das weniger korrosiv, anstößig und flüchtig ist, was die Handhabung und Verarbeitung wesentlich einfacher macht. Die Schmackhaftigkeit kann auch verbessert werden, wenn statt der freien Säure das saure Salz verwendet wird.
Die kurze Länge der Kohlenstoffkette in Verbindung mit den sauren Bedingungen im oberen Magen-Darm-Trakt bedeutet, dass organische Säuren recht schnell über die Magen-Darm-Wand absorbiert werden. Dies bedeutet, dass die Auswirkungen einer Supplementation mit der freien Säure auf den oberen Teil des Verdauungstraktes beschränkt sind, was für einige Anwendungen und Zwecke am besten geeignet sein kann. Säuren, die in Form von Salzen, Glyzeriden und eingekapselten freien Säuren in die Nahrung aufgenommen werden, weisen im Vergleich zur freien Säure jeweils unterschiedliche Dissoziationsraten auf. Bei diesen Alternativen kann der Wirkort vom oberen Gastrointestinaltrakt weiter in den Dünndarm und den Hinterdarm verlagert werden. Es ist daher von grösster Wichtigkeit, die Wirkungsweise und den Wirkungsort der Säure zu verstehen, wenn man wählt, welche Form der Säure verwendet werden soll.
Säuerungsmittel sind ein wirksames Mittel zur Erhaltung der Tiergesundheit und unterstützen die Ziele der Lebensmittelsicherheit. In zahlreichen wissenschaftlichen Studien wurde über konsistente positive Auswirkungen auf die Produktivität bei Geflügel berichtet, wobei die Ergebnisse eine verringerte Keimzahl und eine verbesserte Wachstumsleistung sowie geringere Durchfall-, Morbiditäts- und Mortalitätsraten zeigten. Insgesamt betrachten zahlreiche Geflügelproduzenten Säuerungsmittel als eine ideale Lösung zur Verbesserung der Leistung und damit der Rentabilität.
Verweise
Hajati, H. 2019. Anwendung von organischen Säuren in der Geflügelernährung. Internationales Journal für Vogel- und Wildtierbiologie 3 (4): 324-329.
Miller, HM und Slade, RD (2006) Organische Säuren, Schweinegesundheit und Leistung. The Pig Journal, 57, 140 & ndash; 149.
Russell JB, Diez Gonzalez F. 1998. Die Auswirkungen von Fermentationssäuren auf das Bakterienwachstum. Adv Microbial Physiol. 39: 205–234.
Van Immerseel F., Russell J. B., Flythe MD, Gantois I., Timbermont L., Pasmans F., Haesebrouck F., Ducatelle R. 2006. Die Verwendung organischer Säuren zur Bekämpfung von Salmonellen bei Geflügel: eine mechanistische Erklärung der Wirksamkeit. Avian Pathol. 35: 182–188.
Voet, D. und Voet, JG (1995) Biochemistry. John Wiley und Söhne Inc. New Jersey, zweite Ausgabe.