A benzoesav az élelmiszeripar által régóta használt tartósítószerek egyike. Gabel (1921) az elsők között mutatta ki a benzoesavnak a baktériumokkal szembeni hatását. Hasonló eredmények mutatkoztak a gombák és az élesztők vonatkozásában is. Az antimikrobiális hatásmechanizmus a benzoesav-molekula disszociálatlan, telítetlen és zsírban nem oldott alapformájának a baktériumsejtek membránján át történő diffúzióján alapul.
A csekély oldhatóság miatt a benzoesavnak lassú az abszorpciója, és a magas savi disszociációs állandó (pKa = 4,19) következtében a benzoesav jó antimikrobiális hatású, nemcsak a savas kémhatású gyomorszakaszon, hanem a malacok inkább semleges kémhatású bélrendszerében is. A benzoesav oldódási kinetikáját az 1. táblázat mutatja be.
A benzoesav befolyásolni tudja a mikrobák sejtmembránjának áteresztőképességét is, gátolva azok sejten belüli, specifikus enzimrendszerét. Ez a benzoesavat hatékonnyá teszi mind a Gram-negatív, mind a Gram-pozitív baktériumokkal szemben, amint azt a 2. és 3. táblázat mutatja.
Egy (hat különféle szerves savra vonatkozó) összehasonlító tanulmány kimutatta, hogy a gátló hatás sokkal inkább a gyomortartalmon át érvényesült, mint a vékonybél-tartalomban, ami abban nyilvánult meg, hogy a coliform baktériumok (ellentétben a tejsav-baktériumokkal) 4,5 pH-jú gyomortartalomnál már képtelenek voltak szaporodni. A másik öt, rövid szénláncú zsírsavval (SCFA) való összehasonlításban a benzoesav mutatta a legnagyobb gátló hatást.
Kevesebb ammónia
A benzoesav és a benzoátok nem halmozódnak fel az élő szervezetben. Ha a sav felszívódik a bélrendszeren keresztül, azt a máj lebontja és (a glicinnel való reakció során) hippursavvá alakítja át. A hippursavat a vesék kiválasztják, és az a vizelettel kiürül a szervezetből. Ily módon a protein lebomlásából származóan hippursav formájában több nitrogén ürül a szervezetből, mint amennyi karbamid formában ürülne. Ez a vizelet és a vizelet-kiválasztó rendszer savasodását okozza, amelynek következtében kevesebb ammónia szabadul ki a trágyagödörben lévő trágyaléből. Valójában az alacsonyabb pH mellett a karbamidot ammóniává alakító ureáz enzim aktivitása lecsökken, mivel a vizeletben lévő ammónia főként a karbamidból keletkezik, amelyet az ürülékben jelen lévő ureáz enzim katalizál a következő reakcióegyenlet szerint:
A benzoesav malacnevelésben való alkalmazását nagy érdeklődés kíséri, azonban a benzoesavnak hátrányos tulajdonságai is vannak: a vízben való gyenge oldhatóság, a penetráns szaghatás és a környezet porterhelése.
Benzoesav más formában
A nátrium-benzoát volt az első olyan tartósítószer, amelynek az élelmiszerekben való használatát az Amerikai Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatala (US Food and Drug Administration – FDA) engedélyezte. Ez az anyag a természetben is előfordul, így megtalálható az áfonyában, a szilvában, a ringlóban, a fahéjban, a fokhagymában, az almában és még sok más növényben. A termék savas környezetben ellenáll a baktériumok és gombák lebontó hatásának. A nátrium-benzoát FDA szerinti besorolása „GRAS”, (generally recognised as safe = általánosan biztonságosnak elismert), és élelmiszer-adalékként való használata az EU-ban is engedélyezett: „Az Európai Parlament és a Tanács 95/2/EK irányelve a színezékeken és édesítőszereken kívüli egyéb élelmiszer-adalékanyagokról, (Official Journal, E sorozat 211 sz., 1995. február 20.), III. melléklet: Feltételesen engedélyezett tartósítószerek és antioxidánsok”.
Az anyagot édesként, sósként, keserûként jellemzik. Az eredmények a különféle szerves sav alapú táplálék-kiegészítők ízérzékelési különbségeire utalnak. Ha választási lehetőséget kapnak, a malacok előnyben részesítik a nátrium-benzoáttal adalékolt takarmányt.
Jóllehet a disszociálatlan benzoesav a leghatásosabb antimikrobiális szer az élelmiszer-tartósítás területén, szélesebb körben a nátrium-benzoátot használják, mivel az több mint 200-szor jobban oldható, mint a benzoesav. A nátrium-benzoát a gyomor savas közegébe jutva benzoesavvá alakul.
A Wageningeni Egyetem (Hollandia) Állattudományi Munkacsoportjának malac-kísérletei (2007) azt mutatták, hogy a nátrium-benzoát minden más, esszenciális olaj vagy növényi kivonat alapú adalékot megelőz a rotavírus és a 0149K91 + K88 E. coli kórokozókkal (ETEC) szembeni küzdelemben. A tápanyaghasznosítás a benzoáttal kezelt csoportban volt a legjobb, a negatív kontrollcsoporthoz és a karvakrollal (cymophenol-lal) vagy a butiráttal kezelt csoportokéhoz képest. Ennek következtében a súlygyarapodás az ETEC-próbát követően a benzoát-csoportban magasabb volt, mint a negatív kontrollcsoportban, vagy a karvakrol-, a butirát- és az allicin-csoportban.
A Kemira cég nátrium-benzoát alapú terméke
A malacok szoptatási időszakát világszerte fertőző betegségek kísérik, valamint a szoptatási időszak utáni hasmenés (post-weaning diarrhoea, PWD), vagy a bél-traktus szoptatási időszak utáni kólibaktérium fertőzése. E betegség leggyakoribb okozója a toxint termelő Escherichia coli (ETEC) bélbaktérium, amely ellen az állattenyésztésben a növekedési erély előmozdítása érdekében, valamint gyógyszerként évtizedeken keresztül antibiotikumokat alkalmaztak, ám igen sok baktériumtörzs rezisztenssé vált az antibiotikumokkal szemben.
A Kemira Oyj cég Protural nevû nátrium-benzoát termékét az EU-ban mint a malacok számára készülő állattenyésztési takarmány-adalékot jegyezték be. 2011. januárjában az Európai Élelmiszerbiztonsági Hivatal (European Food Safety Authority, EFSA) szakvéleményt adott ki a Protural biztonságos és hatásos voltáról, amelyben megállapította, hogy a nátrium-benzoát a környezetben gyakran előforduló természetes eredetû anyag, amely biztonságos az állatok és a környezet számára. Nem irritálja a bőrt és a szemet, és csak csekély mértékben hat a légzőszervekre.
A Protural jól oldódik és a gyomor savas közegében könnyen benzoesavvá alakul:
Laboratóriumi kísérlettel igazolták, hogy az így kicsapódott benzoesav az iparilag előállított benzoesavval ellentétben nagyon finom és diszpergált eloszlású, így jóval nagyobb aktív felületet ad.
Egy öt malackísérletből álló sorozat összetett elemzése azt mutatta, hogy 4 kg Protural-nak 1 tonna takarmányhoz való adagolása a malacok növekedési erélyének jelentős javulását eredményezte, amint az a 4. táblázatban követhető.
A szopós malacok napi gyarapodása és végső testsúlya szignifikánsan magasabb volt, a napi takarmányfelvétel mérhetően növekedett, és a tápanyag-hasznosítás (feed conversion ratio, FCR) is javult. Ezen túlmenően a Protural-adalékkal táplált malacok ürüléke sokkal tömörebb állagú volt, mint a kontroll csoportban. A hasmenés elleni antibiotikumokkal kezelt malacok aránya a Protural-csoportban alacsonyabb volt, mit a kontroll csoportban. Az elhullás – még ha statisztikailag nem szignifikánsan is – minden kísérletben alacsonyabbnak bizonyult. A feljegyzések szerint a kontroll csoportban az elhullási esetek túlnyomó többségét a Streptococcus suis baktérium általi fertőzés okozta. A nátrium-benzoáttal adalékolt takarmánnyal táplált malacok ürülékmintáinak elemzése mind az aerob és anaerob baktériumok összes mennyiségének, mind az enterobaktériumok és a streptococcusok mennyiségének vonatkozásában kisebb értéket mutatott.
Rövid láncú zsírsavak (Short Chain Fatty Acid, SFCA) kombinációi
Az állatok gyomor- és bélrendszerében előforduló összes mikroorganizmussal szemben egyetlen antimikrobiális szer sem hatásos teljes mértékben. Elméletileg kombinálni lehetne a különféle hatásmechanizmusú antimikrobiális szereket egyetlen olyan szerben, amely kiküszöböli ezt a hiányosságot. Ezzel szélesebb hatásspektrumot vagy erősebb antimikrobiális – eubiotikus – hatást lehetne megvalósítani és az ilyen kombinált szer alkalmazásával növelni lehetne az állattenyésztési teljesítményeket. Valóban: a takarmányok savasításának gyakorlata egyike a legkövetkezetesebb és leggazdaságosabb alternatíváknak az antibiotikus növekedésserkentő szerekkel szemben, különösen a malacok étrendjében. Az utóbbi két évtizedben erre a célra különféle savakat és sókat használtak. A szerves savak csökkentik a gyomor pH-ját, javítják az emésztést és erősítik az ártalmas mikrobákkal szembeni gátat.
A rövid láncú zsírsavak (SCFA) savas környezetben baktériumölő hatásúak, főként a Gram-negatív baktériumokkal szemben. Az SFCA sorozat legrövidebb tagja a hangyasav, de az állati takarmányba keverve ennek van a legsavasabb viselkedése és baktériumölő hatása. Széles körben elfogadott, hogy a szerves savak kombinációi kiterjedtebb antimikrobiális hatásúak, mint a savak egyenként. A rövid láncú zsírsavakkal ellentétben a Protural a bélrendszer inkább semleges kémhatású környezetében is mûködik, és így hatásos a Gram-pozitív kórokozókkal szemben is.
A Leuveni Egyetem (Belgium) 2004-ben növendék-malacokkal végzett kísérletei azt mutatták, hogy a savkeverékek nátrium-benzoáttal együtt adagolva sokkal jobban javítják a tápanyag-hasznosítást, mint a benzoesavas keverékek vagy a benzoesav egymagában. A nátrium-benzoátos keverékek következetesen növekvő takarmányfelvételt mutatnak. A Wageningeni Egyetemen (Hollandia, 2008) a szopós malacok esetében kimutatták, hogy a nátrium-benzoáttal való takarmányozás növeli a külső felszín területét nemcsak az éhbélben, de a teljes vékonybélben is. Ez a hatás növekvő napi táplálékfelvétellel járt együtt, mivel (az egyes, különféle takarmányozású sertéscsoportok összehasonlítása alapján) a bélrendszer külső felszínének nagysága és a napi tápanyagfelvétel között szoros pozitív összefüggés áll fenn. A bélrendszer felszínének növekedéséhez nem társultak olyan akut kórtünetek, mint a nyálkahiány, gyomorfekély, helyi eróziók vagy helyi vérzések. Ezt a thaiföldi Kasetsart Egyetem (Bangkok, 2010) kísérleti gazdaságának eredményei is megerősítették. A Protural és savak együttes kombinációjával takarmányozott malacok bél-csillószőrének hossza szignifikánsan növekedett a magas cinkoxid tartalmú takarmánnyal etetett malacokéhoz képest.
Ezen túlmenően a savkeverékeknek a Protural-lal együtt való etetése, kiváltva vele a cinkoxidot, szignifikánsan javítja a táplálékfelvételt és növeli a malacok vágósúlyát. A cinkoxidot sok országban valóban felírják az állatorvosok (egészen 3000 ppm-ig terjedő gyógyászati adagolásban) a hasmenés-problémák leküzdésére, ezáltal abnormális környezeti terhelést okozva.
Következtetések
Összefoglalásul megállapítható, hogy a nátrium-benzoát pozitív hatással van a malacok bélrendszerének morfológiájára, elősegítve az éhbél felszínének növekedését, ami a napi tápanyagfelvétel javulásával jár együtt. Ezek nagyon fontos megfigyelések, mivel a vékonybél-rendszer fejlesztése a szoptatási időszakban olyan takarmányozási stratégia, ami elősegíti a malacoknak a szilárd takarmányhoz való szoktatását. Ezen túlmenően kísérletek bizonyították, hogy a Protural képes szabályozni a bélrendszer mikroflóráját, hozzájárulva az egészséges gyomor-bél traktus kialakulásához. Ugyancsak megállapítható, hogy a Protural-lal (vagy a Protural-lal készülő keverékekkel) szemben nem lép fel íz-averzió, ellenkezőleg: ezek a napi tápanyagfelvétel folyamatos növekedését és ezáltal szignifikánsan növekvő napi súlygyarapodást eredményeznek. A tápanyag hasznosulása szintén szignifikánsan növekszik a szoptatást közvetlenül követő időszakban.
Forrás: AllAboutFeed, Vol 2 NR 9, 2011
Szerzők: André Meeusen és Yvonne van der Horst, Kemira ChemSolutions, Hollandia
Fordította: Takács Tamás
A cikk szerzője: Takács Tamás
