Hvordan en kop kaffe kan forklare hvad der sker med organiske syrer i foder

Måske vil du undre dig lidt over hvad kaffe har med organiske syrer at gøre - men min erfaring er at det er en let og tilgængelig måde at forklare virkning af organiske syrer's pH og pKa i foderet.

Du skal bare læse videre hvis du vil undgå at spilde tid og penge på syrer der ikke giver den ønskede effekt i dit foder. Start med at hente dig selv en kop kaffe. Det skulle ikke tage længere end en kop kaffe at læse denne artikel - og det vil lette forståelsen af syrenes virkningmekanismer. Så hent bare en kop; jeg venter imens.

Fik du hentet kaffen? Fint så lad os starte.

Din kaffe er en opløsning der indeholder vand, kaffe og hvis du er ligesom mig - en smule mælk. Nu ved jeg ikke om du bruger sukker eller sødemidler i kaffen, men antager det. Du kan så enten bruge et sødetablet, en skefuld kandis sukker eller en almindelig sukkerknald i koppen.

Lad os sige at du får et telefonopkald - og kaffen er kølet ned til 75 °C når du kommer tilbage og tilsætter en sødetablet. Tabletten opløses øjeblikkeligt og kaffen er sød med det samme. Du får hele effekten umiddelbart - og kaffen bliver ikke sødere af at du venter.

Din næste kop har samme sammensætning.. vand, kaffe og en smule mælk. Denne gang tilsætter du bare kandissukker istedet for en sødetablet. Kandissukker opløses ikke nær så hurtigt eller effektivt som en sødetablet - ved 75°C er det faktisk præcist halvdelen der opløses. Der opstår en ligevægt mellem opløst og ikke-opløst sukker - den eneste måde du kan få en sødere kop kaffe på er ved at tilsætte mere kandissukker eller et stærkere sødemiddel som sødetabletten; så opstår der en ny ligevægt (men du har tilsat rigtigt mange kalorier).

Nu er du nået til din tredie kop... men denne gang bruger du en almindelig sukkerknald. Her finder du at kaffen ikke bliver nær sød nok, fordi det hvide sukker opløses endnu mindre end sødetabletten eller kandissukkeret før ligevægten indfinder sig.

Hvis kaffen var blevet rigtig kold - eller du er til is-kaffe - vil du se at endnu mindre af sukkeret ville gå i opløsning. I de kopperne vil der ved 15°C være præcist halvdelen af sødetabletten, meget mindre af kandis - og meget lidt af sukkeret - gå i opløsning. Omvendt hvis du satte sukkeret til ved 100°C... så ville mere opløses hurtigere. Over halvdelen af kandis og præcist 50% af hvidt sukker ville opløses.

OK - nu spørger du så hvad det har med syrer, pH og pKa at gøre.

Vi ved at din kop kaffe er en opløsning og at temperaturen påvirker hvor meget og hvor hurtigt sukkerstofferne opløses. Temperaturen kan sidestilles med surhedsgraden (pH) i en opløsning... begge påvirker hvor hurtigt og hvor meget af det tilsatte sødemiddel går i opløsning. Med andre ord påvirker pH i opløsningen hvor meget af dit sødemiddel - eller syre - der spaltes og gøres tilgængeligt.

Sødetabletten er meget koncentreret og kan sammenlignes med en stærk syre. Det spaltes hurtigt og du smager sødeeffekten umiddelbart. Selv ved pH på "75°C" er sødemidlet næsten fuldstændigt spaltet. Dine smagsløg er sammenligenligt med et pH-meter - de måler sødme, hvorimod et pH-meter måler fri brint-ioner (H⁺) frigjort fra syren. pH er derfor et mål for koncentrationen af H⁺ - et mål for surhedsgrad. Helt nøjagtigt måler vi logaritmen af koncentrationen af fri brint-ioner.

Når du bruger kandissukker kan det sammenlignes med en svagere syre. Ved "75°C" var præcis halvdelen af sukkeret opløst. Dette er netop pKa når vi taler syrer - det er det pH hvor halvdelen af syren er opløst. Sukkerknalden opløses endnu mindre end kandissukkeret, og har således en højere pKa værdi - for at opløse mere skal du have en højere temperatur - eller et højere pH.

Hvis vi nu sænkede pH til "15°C", som for eksempel med iskaffe, vil færre af hver af syrenes H⁺ ioner være frigivet. For sødetabletten er der stadig meget sødme - meget H⁺ - men ved dette pH er der præcis halvdelen af tabletten som er opløst. Det betyder at tablettens pKa er ved pH “15°C”. Hvorimod ved pH "100°C" er halvdelen af sukkerknalden opløst. Dette er pKa for sukkerknalden. Dette pH er højere en pKa for både sødetabletten og kandis, hvorfor opløsningsgraden for dem er godt over 50%.

Og så et sidste skridt før cirklen er sluttet og vi er tilbage ved syrens indvirkning på foderudnyttelsen.

Vi kan sammenligne din opløsning - kaffe -med andre opløsninger som drikkevand, vådfoder eller foder opløst i mavesækken. I eksemplet med kaffe kunne sødetabletten sammenlignes med fosforsyre der har har et pKa på 2,15. Det betyder således at ved et pH på under 2,15 er mindre end halvdelen spaltet til en syre anion og brint-ion (H⁺). Ved pH over vil mere og mere af syren være spaltet og koncentrationen af H⁺ øges. Imens vil pH under 2,15 resulterer i at største delen af syren vil forblive intakt. Kandissukkeret kan sammenlignes med myresyre der har et pKa på 3,75 og sukkerknalden med propionsyre der har et pKa på 4,88. For dem gælder også at pH over deres individuelle pKa'er vil give spaltning til ioner, mens pH under pKa give hel syre molekyler.

Disse forhold har stor betydning når du bruger organiske syrer i foderblandinger, fordi syrerne har forskellige egenskaber og virkningsmekanismer afhængigt af om de er spaltede eller ikke. For eksempel, det er det ikke spaltet syre der har anti-bakterielle effekter, vigtigt at vide hvis man prøve at holde colidiarré i skak. Derudover vil pH i foderet, i drikkevandet og i mave/tarmsystemet påvirker hvorledes det virker i dyret og denne virkning af afhængig af pKa.

Nu har du helt sikkert drukket din kaffe op - men glæde dig til vores næste artikel hvor vi går mere i dybden med hvorledes syrebindere i dit foder kan ødelægge virkningen af syrene i foderet..

Spaltningsgrader af 3 forskellige syrer med forskellige pKa ved samme pH

Fosforsyre er en stærkere syre og har et pKa på 2,15 så hovedvægten af syren er spaltet ved pH 3,75.

Myresyre har et pKa på 3,75 så præcis halvdelen af syren er spaltet ved pH 3,75.

Propionsyre er en svag syre og har et pKa på 4,88 så en større del af syren er ikke spaltet pH 3,75.

 

Skriv en kommentar

Scroll til toppen