بافر شکمبه ای بایواکتیو (BioActive) هِمند

بافر شکمبه­‌اي (Rumen buffer)

نشخوارکنندگان جانوراني گیاهخوار هستند که آناتومی و فیزیولوژی دستگاه گوارش آن‌ها طی میلیون‌ها سال، برای گوارش مواد علوفه‌­اي و خشبی تکامل یافته است. طی چند دهه­ي اخیر، با به­‌نژادی و بالا رفتن ظرفیت‌های تولیدی در این جانوران، استفاده از مواد دانه‌ای (کنسانتره‌­اي) که حاوی مقادیر بالایی از کربوهیدرات‌های سریع‌التخمیر هستند، به‌شدت افزایش یافت است. اين امر سبب بروز چالشي بزرگ برای متابولیسم طبیعی در شکمبه شده است.

دستگاه گوارش و میکروارگانیسم‌های موجود در آن، طی این چند دهه فرصتی برای آداپته شدن با شرایط تازه (مصرف مقادیر بالایی از مواد سریع­‌التخمیر) را نداشته و نخواهند داشت؛ زیرا آداپتاسیون­‌های طبیعی نیازمند هزاران سال گذر زمان برای تکامل است. فرایند تخمیر در حالت عادی موجب تولید اسیدهای چرب فرّار به‌ویژه استیک، پروپیونیک و بوتیریک اسید در شکمبه می‌شود. برخلاف تصور بسیاری از دامداران، این اسیدها به‌خودی‌خود توانایی زیادی برای کاهش pH شکمبه ندارند (حتی اگر مقدار تولید آن‌ها زیاد باشد) زیرا اسیدهای چرب فرّار از نظر شیمیایی، اسیدهای ضعیفي به شمار می‌روند. مشکل ازآنجا آغاز می‌شود که تولید لاکتیک اسید در شکمبه افزایش می‌یابد. لاکتيک اسيد توسط انواعی از باکتری‌ها به نام لاکتوباسیل­‌ها تولید می‌شود. لاکتوباسیل­‌ها به فراواني در شکمبه وجود داشته و سرعت رشد و تکثیر بسیار بالایی نیز دارند. وجود مقادیر زیادی از مواد نشاسته‌ای (دانه‌­اي) در شکمبه، موجب رشد بسیار سریع و انفجاری این باکتری‌ها می‌شود. این رشد به‌قدری سریع است که دیگر میکروب‌ها توانایی مقابله با آن را ندارند. رشد سریع لاکتوباسیل­‌ها موجب تولید مقادیر زیادی لاکتیک اسید می‌شود. لاکتيک اسيد، از اسیدهاي نسبتاً قوی به شمار می‌رود. در مورد لاکتیک اسید آگاهی از اين نکته کافی است که قدرت اسیدی آن ۱۰ برابر بیشتر از استيک اسيد است. این در حالی است که استیک اسید در میان دیگر اسیدهای چرب فرّارِ موجود در شکمبه از قدرت اسیدی بیشتری برخوردار است؛ به دیگر سخن، لاکتیک اسید 10 برابر قوی‌تر از قدرتمندترین اسید چرب فرّار موجود در شکمبه (یعنی استیک اسید) است.

يکي دیگر از ویژگی‌های لاکتوباسیل­‌ها آن است که این باکتری‌ها توانایی رشد و تکثیر در pHهای پایین را داشته، و درحالی‌که دیگر میکروب‌ها درpH های اسیدی دچار کاهش جمعیت می‌شوند، لاکتوباسیل‌ها جمعیتی فراوان در شکمبه‌ ایجاد می‌کند. نتیجه­‌ي کُلیِ این رخدادها، اُفت شدید pH در شکمبه و بروز اسیدوز است. اسیدوز موجب تخریب دیواره­‌ي شکمبه و خونریزی آن می‌شود. زخم‌های ایجاد شده در اثر تخریب دیواره‌­ي شکمبه موجب ورود باکتری‌ها به خون و در نهایت ورود آن‌ها به کبد و بروز سیروز و عفونت کبدی می‌شود (زیرا خون خروجی از دیواره­‌ي شکمبه مستقیماً وارد کبد می‌شود). این پدیده­‌ي بسیار خطرناک را جابجایی باکتریایی (Bacterial translocation) می‌نامند.

یکی دیگر از تأثیرات خطرناک اسیدوز، پديده­اي به نام ایستایی شکمبه‌ای (Ruminal stasis) است که طی آن ماهیچه‌های دیواره‌ی شکمبه دچار فلجی شده و حرکات شکمبه متوقف می‌شود. نخستین اثر ایستایی شکمبه‌ای، عدم دفع گازهاي تخمیری از شکمبه و بروز نفخ حاد (Acute bloat) است. اين عدم تحرک، همچنين مانع خروج محتويات شکمبه و در نتيجه کاهش شديد مصرف خوراک مي‌­شود.

تولید لاکتيک اسيدِ زياد در شکمبه، موجب کاهش تولید دیگر اسیدهای چرب فرّار به‌ویژه استیک و پروپيونيک اسید می‌شود و بدین ترتیب کاهش چربی و قند شير (لاکتوز)، و در کُل، کاهش تولید شیر را به همراه خواهد داشت (استيت پيش­‌ساز چربي، و پروپيونيت پيش‌­ساز قند شير است). ميکروارگانيسم‌های تجزيه‌­کننده‌­ي مواد فيبري به‌­شدت به اُفت pH (اسيدي شدن محيط) حساس بوده و توانايي گوارش و تخمير مواد فيبري را از دست مي­‌دهند. بدين ترتيب با کاهش هضم و تخمير مواد فيبري، نه­‌تنها مصرف خوراک دام کاهش مي‌­يابد، بلکه توليد استيک اسيد (پيش ساز چربي شير) نيز دچار کاهش معني­‌داري خواهد شد (تخمير مواد فيبري، دليل اصلي توليد استيک اسيد است). تخمير مواد نشاسته­‌اي (دانه‌­اي) مسئول اصلي توليد پروپيونيک اسيد (پيش‌­ساز گلوکز) است، ولي هنگامی‌که لاکتوباسيل‌­ها رشد مي­‌کنند، مسير بيوشيمياييِ تخميرِ نشاسته، تغيير يافته و از توليد پروپيونيت به‌سوی توليد لاکتيت شيفت مي­‌کند. در بدن نشخوارکنندگان، تبديل لاکتيت به گلوکز با راندمان بسيار کمتري نسبت به تبديل پروپيونيت به گلوکز انجام مي­‌شود و بدين ترتيب، بدن جانور دچار کمبود گلوکز و پيامدهاي ناشي از آن مي‌­شود. مصرف مواد سیلویی نیز به دلیل داشتن لاکتیک اسید بالا ممکن است منجر به بروز اسیدوز و مشکلات ناشی از آن شود.

باید توجه داشت که اُفت pH و اسیدی شدن شکمبه، تنها پدیده­‌ي محتمل در شکمبه نیست، بلکه در مواردی امکان بالا رفتن بیش‌ازحد pH شکمبه نیز وجود دارد (موردی که بسیاری از دامداران از آن غافل‌اند). بسیاری از دامداران همیشه نگران اسیدوز هستند درحالی‌که مصرف اوره (که امروزه رواج زیادی نيز در میان دامداران دارد)، امکان قلیایی شدن محیط شکمبه را به‌شدت افزایش می‌دهد. قلیایی شدن شکمبه نیز به همان میزانِ اسیدی شدن آن، موجب بروز اختلالات گوارشی و متابولیکی در نشخوارکنندگان می‌شود. اینجاست که کاربرد بافرهای شکمبه‌ای، اهمیت حیاتی خود را در جلوگیری از تغییرات شدید pH شکمبه، نمایان می‌کند.

بافرها با تعدیل pH شکمبه، مانع تغییرات آن شده و محیط مناسبي را برای فعالیت طبیعی میکروب‌ها فراهم می‌کنند. در تغذیه­‌ي نشخوارکنندگان انواع گوناگونی از مواد شیمیایی به‌عنوان بافر استفاده می‌شوند که پُرکاربردترین آن‌ها، جوش‌شیرین یا همان بی­کربنات سدیم (NaHCO3) است. عامل اصلی بافرکننده در جوش‌شیرین، یون بی­کربنات (HCO3-) است که بهترین گزينه برای تعدیل pH شکمبه به شمار می‌رود.

باید توجه داشت که جوش‌شیرین ظرفیت محدودی برای تعدیل pH شکمبه (به‌ویژه در شرایط تولید اسید زیاد) دارد و به همین دلیل استفاده از نمک‌های بی­کربناتِ دو ظرفیتی (دارای دو یونِ بی­کربنات) موجب دو برابر شدنِ ظرفیتِ بافرینگ بی­کربنات می‌شود. بایو اکتیو دقیقا به همین منظور طراحی و تولید شده است. بایو اکتیو درواقع نمکِ دو ظرفیتیِ بی­کربنات کلسیم يا Ca(HCO₃)₂ است. همان‌گونه که در فرمول شيميايي ديده مي­‌شود، بی­کربنات کلسیم دارای دو یونِ بی­کربنات است و بنابراین توانایی تعدیلِ pH  آن حداقل دو برابر جوش‌شیرین است
بایو اکتیو درواقع نسل تازه‌ای از بافرهای شکمبه‌ای است که برای نخستین بار در جهان تولید شده و مشابه خارجی ندارد. کارکرد شگفت‌­انگیز آن در تعدیل pH، سبب شده است که این محصولِ تازه به‌سرعت جایگاه خود را در میان دامداران پيدا کند. یکی دیگر از مزایای بسیار مهم بایو اکتیو نسبت به جوش‌شیرین، متغیر بودن حلالیت آن بسته به میزان تولید اسید در شکمبه است. جوش‌شیرین به‌سرعت در مایع شکمبه حل شده و در مدت کوتاهی اثر بافرينگ آن به پایان می‌رسد؛ زیرا هرچه حلالیت یک بافر بیشتر باشد، ماندگاری (Durability) آن به همان نسبت کاهش می‌یابد. بایو اکتیو در حالت عادی دارای حلالیت کمتری نسبت به جوش‌شیرین است. هرچه اسید بیشتری در شکمبه تولید شود، هم‌زمان مقدار بیشتری بايو اکتیو در مایع شکمبه حل شده و اقدام به خنثی کردن اسید می‌کند؛ بنابراین همگام با تولید اسید، بايو اکتیو نیز وارد کارزار شده و بی‌درنگ اسید تولیدی را خنثی می‌کند. این حالت موجب افزایش چند برابری ماندگاری بایو اکتیو نسبت به جوش‌شیرین می‌شود.