飼用酸化劑的研究與應(yīng)用

和興

自20世紀(jì)60年代發(fā)現(xiàn)酸化劑對(duì)控制仔豬腹瀉有良好作用以來，酸化劑由于具有降低消化道內(nèi)的pH值、改善胃腸道微生物、直接參與體內(nèi)代謝和抗應(yīng)激等作用，對(duì)于防止仔豬腹瀉，提高飼料轉(zhuǎn)化率，促生長(zhǎng)具有明顯效果，是目前飼料中，尤其是高檔仔豬飼料中必需添加的成分。
    廣州立達(dá)爾生物科技有限公司推出的復(fù)合酸化劑產(chǎn)品乳味酸，主成分為乳酸，檸檬酸、延胡索酸，是新一代復(fù)合型酸化劑，在實(shí)踐中取得了良好的應(yīng)用效果。以下就飼用酸化劑的研究及應(yīng)用進(jìn)展做一介紹。

1  酸化劑的種類及作用特點(diǎn)

    目前國內(nèi)外應(yīng)用的酸化劑總的來說可以分為單一酸化劑（包括有機(jī)酸化劑和無機(jī)酸化劑）和復(fù)合酸化劑兩大類。其中有機(jī)酸化劑主要有檸檬酸、延胡索酸、乳酸、蘋果酸、丙酸、山梨酸、甲酸、乙酸等及其鹽類，使用最廣泛且效果較好的是乳酸、檸檬酸、延胡索酸和甲酸鈣。無機(jī)酸化劑包括強(qiáng)酸（如鹽酸、硫酸）和弱酸（如磷酸），其酸性較有機(jī)酸化劑強(qiáng)，雖然它們的成本較低，但其使用效果較差。復(fù)合酸化劑是利用幾種特定的有機(jī)酸和無機(jī)酸復(fù)合而成。以下就單一型有機(jī)酸及復(fù)合型酸化劑做一介紹。

1.1  單一型有機(jī)酸

    主要有乳酸、檸檬酸、延胡索酸、蘋果酸、甲酸、乙酸及丙酸等，其中乳酸和甲酸使用的較多。乳酸分子式為C3H6O3，分子量為90.08，無色或淺黃色粘稠液體，能溶于水、醇和甘油，微溶于乙醚，不溶于氯仿和二氧化碳。乳酸是糖酵解的最終產(chǎn)物之一，可作為特殊情況下能量的來源，在復(fù)合型酸化劑中作為主成分使用得較多。甲酸具有刺激性，腐蝕性很強(qiáng)。甲酸易溶于水、乙醇和乙醚。甲酸被動(dòng)物采食后能在體內(nèi)氧化，不會(huì)造成礦物質(zhì)平衡失調(diào)，是目前使用較多的一種有機(jī)酸，其缺點(diǎn)是腐蝕性太強(qiáng)。

    檸檬酸對(duì)減少胃、結(jié)腸、直腸里的大腸桿菌非常有效，但其作用效果穩(wěn)定性不好，易吸濕結(jié)塊，抑制細(xì)菌作用的區(qū)系窄，價(jià)格高，通常不單獨(dú)作為飼料酸化劑使用。丙酸也是一種有腐蝕性的有機(jī)酸，具有特異氣味，其抑菌效果最好，主要作為飼料防霉劑的原料，但也可以配合其它酸用做酸化劑。

1.2  復(fù)合酸化劑

    復(fù)合型酸化劑一般指那些以某一種酸作為主要有效成分，再配合其它的一種或幾種酸來達(dá)到協(xié)同作用的復(fù)合型酸化劑。任何一種酸對(duì)有害菌群的抑制和對(duì)有益菌種的激活都需要在一定的pH下進(jìn)行，由幾種可在不同pH范圍起作用的酸復(fù)合在一起，從而拓寬了抑菌和調(diào)菌的區(qū)系。復(fù)合型酸化劑克服了單一型酸化劑功能單一、添加量大、腐蝕性強(qiáng)等缺點(diǎn)。現(xiàn)在已逐步取代單一型酸化劑，成為飼料酸化劑發(fā)展的趨勢(shì)。目前最常見的復(fù)合型酸化劑有磷酸型和乳酸型兩種。

2  作用機(jī)理

2.1  酸化飼料，降低胃腸道pH

    動(dòng)物胃腸道為酸性環(huán)境，其中的細(xì)菌多為產(chǎn)酸菌和耐酸菌，幼齡動(dòng)物分泌胃酸能力較弱，而使外來菌容易存活和繁殖。使用酸化劑可提高胃液酸性，促進(jìn)乳酸菌等耐酸菌大量繁殖，使之在胃中保持優(yōu)勢(shì)菌的地位，而大腸桿菌等外來菌則不能適用酸性環(huán)境，并受到乳酸菌等的排擠而不能定植存活，因此可以降低動(dòng)物病理性腹瀉的發(fā)生率。

    在酸化劑中使用的主要是各種有機(jī)酸，不同酸的電離常數(shù)不同。例如檸檬酸、乳酸、甲酸和延胡索酸的電離常數(shù)（K）分別為7.4×10-4、1.4×10-4、1.77×10-4和3.6×10-5。K值大小是酸性強(qiáng)弱的標(biāo)志。Risley等（1992）在仔豬日糧中分別添加1.5%的檸檬酸和1.5%的延胡索酸。飼糧pH由6.42分別降低到4.92和4.7；胃內(nèi)容物pH由4.07分別降到3.82和3.87。Sciopioni等（1978）報(bào)道：當(dāng)日糧中含有1.0%的檸檬酸時(shí)，胃內(nèi)容物中的pH由4.55降低到3.5?？梢娝峄瘎┠軌蛟谝欢ǔ潭壬辖档臀竷?nèi)容物的pH值。

2.2  改善胃腸道微生物區(qū)系

    早期斷奶可能造成仔豬胃腸道微生物區(qū)系失衡，并引起胃腸道正常生理功能紊亂。Barrow等（1997）研究發(fā)現(xiàn)：仔豬斷奶后第2天，胃腸道內(nèi)乳酸菌的數(shù)量顯著下降；大腸桿菌數(shù)量急劇增加。Mathew等（1991）報(bào)道，仔豬斷奶后2天內(nèi)，回腸內(nèi)容物中乳酸桿菌數(shù)幾乎減少到零，大腸桿菌數(shù)顯著增加，并與回腸內(nèi)容物的pH增加呈正相關(guān)。

    Fuller（1997）研究表明：酸性條件有利于乳酸菌的繁殖生長(zhǎng)，對(duì)大腸桿菌等有害微生物繁殖生長(zhǎng)有抑制作用，并且乳酸桿菌代謝產(chǎn)物——乳酸能夠阻礙大腸桿菌在腸道內(nèi)與其受體結(jié)合，抑制大腸桿菌生長(zhǎng)（Danielson等，1989）。Reiter等（1980）研究表明，腸道內(nèi)的乳酸桿菌能產(chǎn)生過氧化氫，對(duì)其它微生物有滅菌作用。因此，胃抵抗大腸桿菌侵?jǐn)_的作用可能部分依賴于胃內(nèi)酸性條件及乳酸菌數(shù)量。

    早期斷奶仔豬腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)能有效控制仔豬消化紊亂。大量研究表明：日糧中的酸化劑可能對(duì)腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)起到調(diào)節(jié)作用，并降低胃腸道感染大腸桿菌的可能性，減少仔豬腹瀉（White等，1969）和死亡率（Thomlinson等，1981）。酸化劑的上述作用可能與降低胃腸道內(nèi)容物的pH值有關(guān)。

2.3  提高消化道酶活

    飼料中添加有機(jī)酸可提供適宜的酸性環(huán)境，激活無活性的胃蛋白酶原，有利于蛋白質(zhì)變性分解，而蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物又能刺激胰腺和小腸分泌更多蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等消化酶。Kidder等（1978）報(bào)道胰蛋白酶、羧肽酶、淀粉酶等的活性與消化道pH值密切相關(guān)。飼料中添加檸檬酸可提高胰蛋白酶和淀粉酶的活力，從而提高了飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收率（候永清等，1996）。

2.4  促進(jìn)礦物質(zhì)的吸收利用

    通常微量元素在堿性環(huán)境中容易形成不溶性的鹽難以吸收，有機(jī)酸提供酸性環(huán)境且具有螯合的作用，可作為配位體與鈣、磷、銅、鐵、鋅等金屬離子形成生物效價(jià)較高的配位化合物，從而有利于后部腸道對(duì)這些礦物質(zhì)的吸收。

    Kirchgessner等（1982）證實(shí)了有機(jī)酸的這種有益的螯合效應(yīng)。常青（1996）報(bào)道在虹鱒料中添加檸檬酸，可以提高礦物質(zhì)的利用率。Vielma等（1997）用甲酸酸化的飼料飼喂虹鱒，Mg和Ca的表觀消化率顯著提高。飼料中添加0.4%～1.6%檸檬酸可使虹鱒體內(nèi)灰份含量提高，鐵含量也隨檸檬酸的添加量增加而線性上升（Vielma等，1999）。

2.5  直接或間接參與能量代謝

    一些有機(jī)酸具有特殊生化效應(yīng)，可以參與部分能量代謝或基團(tuán)轉(zhuǎn)換反應(yīng)。如檸檬酸和延胡索酸都是三羧酸循環(huán)中的中間產(chǎn)物，并作為能量轉(zhuǎn)化為ATP。還有乳酸是糖酵解的最終產(chǎn)物之一，也可通過糖異生釋放能量，作為特殊情況下能量的來源。由此可認(rèn)為有機(jī)酸有部分參與了能量代謝，并對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)性能有著重要的作用。

2.6  提高日糧的適口性

    酸化劑的酸味是動(dòng)物喜好的一種味覺，是刺激動(dòng)物味蕾及消化酶分泌的重要因素。飼料加入酸化劑后具有輕微的酸味，可掩蓋飼料中某些不良味覺反應(yīng)，提高飼料的適口性，進(jìn)而提高仔豬的采食量（Bolduan，1988；Kichgessner，1982）。據(jù)報(bào)道，添加檸檬酸能有效的改善飼料的適口性，使仔豬的采食量增加5.2%～19.8%。

2.7  提高免疫和抗應(yīng)激能力

    酸化劑能幫助動(dòng)物機(jī)體調(diào)整免疫系統(tǒng)反應(yīng)，增強(qiáng)抗病力。仔豬由初乳獲得的被動(dòng)免疫在第3周時(shí)效價(jià)降至最低水平，而其自身的免疫系統(tǒng)在出生后4周～5周時(shí)才開始發(fā)揮作用。添加酸化劑可增強(qiáng)仔豬的免疫和應(yīng)激能力。在仔豬料中添加檸檬酸，可改善內(nèi)環(huán)境，促進(jìn)紅細(xì)胞受體的合成，進(jìn)而發(fā)揮紅細(xì)胞免疫功能，減少仔豬腹瀉發(fā)病率（張德成，1994）。延胡索酸本身就有鎮(zhèn)靜作用，可抑制神經(jīng)中樞，減少機(jī)體活動(dòng)，因此，仔豬料中添加延胡索酸能很好的緩解熱應(yīng)激反應(yīng)（郭芳彬，1996）。

2.8  對(duì)飼料品質(zhì)的影響

    一些有機(jī)酸如乳酸、延胡索酸、丙酸等具有廣譜殺菌活性，但對(duì)乳酸桿菌生長(zhǎng)無抑制作用。在保存于30℃高溫高濕的飼料中添加2%延胡索酸，可抑制微生物繁殖。有研究表明：抑制梭狀芽孢桿菌、芽孢桿菌屬及革蘭氏陰性菌的生長(zhǎng)方面，甲酸在pH為4時(shí)作用最強(qiáng)，丙酸在pH 5～6時(shí)最有效，因此酸化劑可以作為飼料保存劑。Korniewicz等（1993）在飼料中添加0.3%由檸檬酸和磷酸組成復(fù)合酸，貯藏3個(gè)月后，未添加檸檬酸的飼料中細(xì)菌和真菌數(shù)量分別為添加組的10倍和12倍。

3  應(yīng)用效果

    早期的酸化劑主要針對(duì)早期斷奶仔豬的斷奶綜合癥，目前酸化劑逐漸在水產(chǎn)動(dòng)物及家禽上得到推廣應(yīng)用，并取得了較好的應(yīng)用效果。

    斷奶綜合癥是仔豬對(duì)斷奶及環(huán)境變化等應(yīng)激源產(chǎn)生的一系列十分復(fù)雜的生理應(yīng)答過程。仔豬表現(xiàn)為生長(zhǎng)緩慢、精神萎靡、食欲降低、消化不良、抗病力下降、腹瀉等癥狀。Manner（1976）和Cranwell等（1989）提出斷奶仔豬胃酸分泌不足可能與斷奶綜合癥發(fā)生有關(guān)。當(dāng)胃內(nèi)容物中酸量不足時(shí)，胃蛋白酶活性下降，造成蛋白質(zhì)消化吸收障礙，并引起胃腸道微生物群落活動(dòng)失衡，最終導(dǎo)致生產(chǎn)性能降低。成年豬胃內(nèi)pH為2.0～2.5，而常用的仔豬補(bǔ)食料和斷奶料pH為5.8～6.5。這樣不僅會(huì)使蛋白酶無法有效地發(fā)揮其消化作用，而且為病原菌提供了適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。在飼料中添加酸化劑能很好協(xié)助維持仔豬胃腸道正常的pH，激活消化酶并為之提供理想的消化環(huán)境，從而改善了動(dòng)物消化功能，提高飼料轉(zhuǎn)化率，減少由病菌引起的腹瀉。大量的試驗(yàn)表明，酸化劑可提高飼料的適口性，改善動(dòng)物消化功能，提高飼料利用率，增強(qiáng)免疫力，促進(jìn)生長(zhǎng)。

    研究表明，在日糧中添加檸檬酸，仔豬增重可提高3.6%-38.67%（李四元等，1997；王學(xué)玲，1995；王尚榮，1994；周菊香，1994；劉作華，1992）。李德發(fā)（1993）在仔豬料中加1%檸檬酸后，粗蛋白消化率、N利用率、干物質(zhì)消化率分別提高了6.1%、2.7%和2.28%。Kirchgesser和Roth（1982）、Giesting等（1991）均有類似報(bào)道。Scipinaie（1979）報(bào)道，添加檸檬酸可使胃、結(jié)腸和直腸的大腸桿菌分別減少38.1%、62.5%、66.7%。張心如等（1995）報(bào)道，玉米-豆餅型日糧添加1%檸檬酸，可使仔豬飼料利用率提高5.05%，腹瀉率下降41.88%，陳斌（1995）、候永清（1996）也有類似報(bào)道。一般認(rèn)為檸檬酸的添加量在1%～2%時(shí)效果較好。延胡索酸在歐洲使用較為普遍。在仔豬日糧中添加延胡索酸可使仔豬增重提高7%～13.8%（Risly等，1991；Giesting等，1985；Bolduan，1988；李偉，1994；王水明，1994；許萬詳，1995）。一般認(rèn)為延胡索酸添加量在2%～3%時(shí)效果較好。

    酸化劑在水產(chǎn)上有著廣泛的應(yīng)用，但不同魚類對(duì)酸化劑需求和敏感度可能存在較大的差異，如適量檸檬酸可有效提高草魚、中國對(duì)蝦、鯉魚及羅非魚的生長(zhǎng)性能，但對(duì)胡子鯰卻無明顯的促生長(zhǎng)作用。有研究者認(rèn)為，對(duì)于鯉魚及一些無胃魚類由于它們很少或不能分泌胃酸，不能有效地利用魚料中的磷，因此飼料的酸化顯得尤為重要（Nose 和Arai，1976）。添加有機(jī)酸可將植物性飼料和骨中的磷消化，使可溶性無機(jī)磷的含量增加，從而提高磷的利用率。

    有機(jī)酸在家禽上的應(yīng)用主要作為抗應(yīng)激添加劑（劉桂林，1994；劉衛(wèi)東等，1997）。另有研究表明，有機(jī)酸能有效防止沙門氏菌對(duì)肉雞嗉囔的感染，從而降低了雞只在屠宰加工過程中遭受污染的風(fēng)險(xiǎn)（程宇，2003）。

    大多數(shù)復(fù)合酸以一種酸為主，如我公司的乳味酸以乳酸為主，美國得卡肥以磷酸為主。以乳酸為基礎(chǔ)的飼料添加劑適口性較佳，具有較高的代謝能，還具有抑制病原菌的效果。王學(xué)玲（1995）在仔豬日糧中添加乳酸，可提高日增重9%，飼料轉(zhuǎn)化率提高10%。還有研究表明，日糧添加乳酸可降低仔豬消化道大腸桿菌數(shù)，提高乳酸菌的數(shù)量。王學(xué)齡等（1995）報(bào)道，添加1%的混合酸（0.5%的檸檬酸和0.5%的乳酸），可降低仔豬腹瀉發(fā)病率30%。德國和前蘇聯(lián)的一些專家的研究也表明，在仔豬日糧中添加酸化劑可降低20%～50%的腹瀉次數(shù)，而且日增重明顯提高。黃興國（2003）使用復(fù)合酸化劑（磷酸、乳酸、檸檬酸和富馬酸）顯著提高了仔豬的日增重（5.1%～9.1%）、飼料轉(zhuǎn)化率（5.5%～9.4%），顯著降低了仔豬腹瀉率，提高了經(jīng)濟(jì)效益22.61%～40.69%，其中添加0.2%效果最佳。Pollman等（1980）Giesting（1986）、劉作華等（1992）、曹國文等（1992）、侯永清（1996）也有類似報(bào)道。

    復(fù)合酸化劑克服了單一有機(jī)酸和無機(jī)酸的缺點(diǎn)，諸多試驗(yàn)研究表明，復(fù)合酸在使用效果方面優(yōu)于單一酸（Kirchgessner等，1991；王學(xué)玲，1995）。復(fù)合酸化劑能夠顯著提高斷奶仔豬的日增重和飼料轉(zhuǎn)化率，并顯著促進(jìn)豬消化器官的發(fā)育。多數(shù)研究者認(rèn)為，在仔豬斷奶（3～5周齡）后的1周～2周內(nèi)飼糧酸化處理效果明顯，其通常添加量為0.3%～1.5%。

    在現(xiàn)代畜牧生產(chǎn)中，利用各種添加劑提高畜禽生產(chǎn)力和飼養(yǎng)效益已必不可少。從提高飼料資源利用率、養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)保等方面帶來的經(jīng)濟(jì)效益來看，酸化劑具有廣闊的應(yīng)用前景。本公司的產(chǎn)品乳味酸作為新一代的復(fù)合型酸化劑具有無污染、無殘留、在體內(nèi)吸收迅速、參與代謝、無環(huán)境污染等特點(diǎn)，符合當(dāng)今及未來采用非藥物添加劑作為生長(zhǎng)促進(jìn)劑的主流，目前已得到廣泛應(yīng)用。