بافر شکمبه ای بایواکتیو (BioActive) هِمند

بافر شکمبه­‌ای (Rumen buffer)

نشخوارکنندگان جانورانی گیاهخوار هستند که آناتومی و فیزیولوژی دستگاه گوارش آن‌ها طی میلیون‌ها سال، برای گوارش مواد علوفه‌­ای و خشبی تکامل یافته است. طی چند دهه­ی اخیر، با به­‌نژادی و بالا رفتن ظرفیت‌های تولیدی در این جانوران، استفاده از مواد دانه‌ای (کنسانتره‌­ای) که حاوی مقادیر بالایی از کربوهیدرات‌های سریع‌التخمیر هستند، به‌شدت افزایش یافت است. این امر سبب بروز چالشی 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 ضعیفی به شمار می‌روند. مشکل ازآنجا آغاز می‌شود که تولید لاکتیک اسید در شکمبه افزایش می‌یابد. لاکتیک اسید توسط انواعی از باکتری‌ها به نام لاکتوباسیل­‌ها تولید می‌شود. لاکتوباسیل­‌ها به فراوانی در شکمبه وجود داشته و سرعت رشد و تکثیر بسیار بالایی نیز دارند. وجود مقادیر زیادی از مواد نشاسته‌ای (دانه‌­ای) 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. لاکتیک اسید، از اسیدهای نسبتاً قوی به شمار می‌رود. در مورد لاکتیک اسید آگاهی از این نکته کافی است که قدرت اسیدی آن ۱۰ برابر بیشتر از استیک اسید 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 ۱۰ برابر قوی‌تر از قدرتمندترین اسید چرب فرّار موجود در شکمبه (یعنی استیک اسید) است.

یکی 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. نتیجه­‌ی کُلیِ این رخدادها، اُفت شدید pH در شکمبه و بروز اسیدوز است. اسیدوز موجب تخریب دیواره­‌ی شکمبه و خونریزی آن می‌شود. زخم‌های ایجاد شده در اثر تخریب دیواره‌­ی شکمبه موجب ورود باکتری‌ها به خون و در نهایت ورود آن‌ها به کبد و بروز سیروز و عفونت کبدی می‌شود (زیرا خون خروجی از دیواره­‌ی شکمبه مستقیماً وارد کبد می‌شود). این پدیده­‌ی بسیار خطرناک را جابجایی باکتریایی (Bacterial translocation) می‌نامند.

یکی دیگر از تأثیرات خطرناک اسیدوز، پدیده­ای 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 گازهای تخمیری از شکمبه و بروز نفخ حاد (Acute bloat) است. این عدم تحرک، همچنین مانع خروج محتویات شکمبه و در نتیجه کاهش شدید مصرف خوراک می‌­شود.

تولید لاکتیک اسیدِ زیاد در شکمبه، موجب کاهش تولید دیگر اسیدهای چرب فرّار به‌ویژه استیک و پروپیونیک اسید می‌شود و بدین ترتیب کاهش چربی و قند شیر (لاکتوز)، و در کُل، کاهش تولید شیر را به همراه خواهد داشت (استیت پیش­‌ساز چربی، و پروپیونیت پیش‌­ساز قند شیر است). میکروارگانیسم‌های تجزیه‌­کننده‌­ی مواد فیبری به‌­شدت به اُفت pH (اسیدی شدن محیط) حساس بوده و توانایی گوارش و تخمیر مواد فیبری را از دست می­‌دهند. بدین ترتیب با کاهش هضم و تخمیر مواد فیبری، نه­‌تنها مصرف خوراک دام کاهش می‌­یابد، بلکه تولید استیک اسید (پیش ساز چربی شیر) نیز دچار کاهش معنی­‌داری خواهد شد (تخمیر مواد فیبری، دلیل اصلی تولید استیک اسید است). تخمیر مواد نشاسته­‌ای (دانه‌­ای) مسئول اصلی تولید پروپیونیک اسید (پیش‌­ساز گلوکز) است، ولی هنگامی‌که لاکتوباسیل‌­ها رشد می­‌کنند، مسیر بیوشیمیاییِ تخمیرِ نشاسته، تغییر یافته و از تولید پروپیونیت به‌سوی تولید لاکتیت شیفت می­‌کند. در بدن نشخوارکنندگان، تبدیل لاکتیت به گلوکز با راندمان بسیار کمتری نسبت به تبدیل پروپیونیت به گلوکز انجام می­‌شود و بدین ترتیب، بدن جانور دچار کمبود گلوکز و پیامدهای ناشی از آن می‌­شود. 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 پدیده­‌ی 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 نیز 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 مناسبی را برای فعالیت طبیعی میکروب‌ها فراهم می‌کنند. در تغذیه­‌ی 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 گزینه 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 یا Ca(HCO_۳)_۲ است. همان‌گونه که در فرمول شیمیایی دیده می­‌شود، 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 پیدا 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 بافرینگ 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 بایو اکتیو در مایع شکمبه حل شده و اقدام به خنثی کردن اسید می‌کند؛ بنابراین همگام با تولید اسید، بایو 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.