關于二甲酸鉀

xiangtl168 · 發(fā)表于 2008-8-30 15:45:20

新型飼料添加劑-二甲酸鉀

隨著人們對安全食品或綠色食品的青睞，抗生素類促生長添加劑濫用所帶來的藥物殘留和耐藥性問題也越來越受到人們的關注。目前， FAO等組織及發(fā)達國家對食品中藥物殘留的限制越來越嚴格。目前，歐盟已全面禁止抗生素在飼料中的使用。近年來，替代傳統(tǒng)抗生素添加劑的研究不斷深入。研究表明，甲酸具有抑制致病菌的作用(Gedek et al., 1992;Kirchgessneret al., 1992)，但由于甲酸具有刺鼻的氣味、腐蝕性強、使用不方便等缺點，限制了其在飼料中的使用(verland et al., 2000)。二甲酸鉀比純甲酸使用方便，而且具有促進斷奶仔豬(Paulicks et al., 1996)和生長育肥豬(Kirchgessner et al., 1997; verland and Lys, 1995; Roth et al., 1996)生長的作用。2001年，二甲酸鉀被歐盟批準為第一種用于替代抗生素的非抗生素促生長劑。我國也于2005年批準用于豬飼料。天津市思科福生物工程有限公司、BASF已經(jīng)通過中國的新產(chǎn)品認證。天津市思科福生物工程有限公司和中國農(nóng)科院飼料研究所申請了二甲酸鉀合成的相關工藝。
一、二甲酸鉀的理化性質(zhì)
二甲酸鉀（Potassium Diformate，或K- Diformate，KDF，又叫雙甲酸鉀）是甲酸鉀和甲酸的混合物，通過甲酸甲的羰基和甲酸的羧基形成氫鍵而連接在一起（如圖1）。二甲酸鉀產(chǎn)品是一種白色或微黃色結晶或結晶性粉末，易溶于水，分子式為C2H3KO4，分子量為130.14。二甲酸鉀在酸性條件下穩(wěn)定，而在中性或偏堿性的條件下即分解為甲酸鹽與甲酸。二甲酸鉀的合成可選擇甲酸和碳酸鉀或氫氧化鉀為原料，通過酸堿中和反應，冷卻結晶，離心分離，干燥得到。

圖1 二甲酸鉀的結構式
二、二甲酸鉀的作用
（一）二甲酸鉀對生產(chǎn)性能的影響
大量研究表明，豬日糧中添加二甲酸鉀能改善豬的生長性能，提高飼料效率，具有與抗生素類似的促生長作用。verland等(2000)報道，生長期豬日糧中添加0.6%和1.2%二甲酸鉀，提高平均日增重(P＜0.001)，提高平均日采食量(P＜0.001)，降低料肉比(P＜0.09)；二甲酸鉀能提高肥育期豬平均日采食量(P＜0.004)，總的來講，1.2%添加量效果更好，縮短養(yǎng)殖周期(P＜0.008)。Danielsen(1998)報道，在豬日糧中添加1.8%二甲酸鉀，豬的生長性能和飼料轉化效率分別提高32.7%(P＜0.05) 和12.2%(P＜0.05)，與40ppm磷酸泰樂菌素對豬的效果相當。Daza等(2001)研究發(fā)現(xiàn)，在豬日糧中添加1.2%二甲酸鉀，豬的生長性能和飼料轉化效率分別提高8.6%(P＜0.05)和7.3%(P＜0.05)，與卑霉素組沒有顯著差異。
目前二甲酸鉀在豬飼料中的研究報道較多，而在家禽中的研究較少。Selle等(2004)在肉雞日糧中添加不同劑量的二甲酸鉀（0、3、6和12g/kg），結果發(fā)現(xiàn)，二甲酸鉀能顯著提高肉雞采食量(P＜0.02)，改善增重(P＜0.07)，其中6g/kg二甲酸鉀效果最好，增加采食量8.7%(P＜0.01)，改善增重5.8%(P=0.01)。
（二）二甲酸鉀對胴體品質(zhì)的影響
研究表明，二甲酸鉀對畜禽胴體品質(zhì)有一定改善作用。verland 等(2000)報道，在生長育肥豬日糧中添加二甲酸鉀(0, 0.6,1.2%)降低胴體脂肪含量( P＜0.03)，增加大腿(P＜0 .01)、側腹(P＜0 .02)、腰(P＜0.09)、頸(P＜0 .09)和肩(P＜0.09)的瘦肉含量。目前，二甲酸鉀改善畜禽胴體品質(zhì)的機理還不清楚。豬日糧中添加二甲酸鉀，可增加N的表觀消化率和沉積率(Roth et al.,1998a)，表明二甲酸鉀可能是通過提高體內(nèi)氨基酸合成蛋白質(zhì)的效率來提高瘦肉率(verland 等2000)。
三、二甲酸鉀的作用機理
（一）降低腸道pH值
二甲酸鉀在一定條件下可以產(chǎn)生以下解離，釋放出H+，降低系統(tǒng)pH值。
HCOOH-HCOOK ↔ HCOOH + HCOOK
(K1)
HCOOH ↔ HCOO- + H+
(K2)
HCOOK ↔ HCOO- + K+
verland 等(2000)報道，在生長育肥豬日糧中添加二甲酸鉀(0、0.6、或1.2%)后，日糧pH值分別為6.0、5.6、和5.4。Mroz等(2000)報道，日糧添加0.9%和1.8%二甲酸鉀可顯著降低十二指腸食糜pH值。黃小春等(2006)報道，日糧中添加4.5g/kg二甲酸鉀顯著降低嗦囊和肌胃內(nèi)容物的pH值，分別降低0.34和0.32個pH單位。二甲酸鉀降低腸道pH值，一方面可以提高消化酶的活性，提高養(yǎng)分的消化率；另一方面，降低pH值可以抑制腸道細菌的繁殖，減少與宿主之間的養(yǎng)分競爭。
（二）抑制腸道微生物
大量研究發(fā)現(xiàn)，二甲酸鉀能減少動物消化道各種微生物的數(shù)量，尤其能減少大腸桿菌等致病菌的數(shù)量，改善動物腸道微生物菌群結構。Hebeler(2000)報道，日糧中添加1.8%二甲酸鉀能降低斷奶仔豬腸道中總厭氧菌、總需氧菌、乳酸桿菌和大腸桿菌的數(shù)量。Canibe等(2001b)報道，二甲酸鉀降低了( P<0.04)糞中以及胃、小腸末端、盲腸和大腸中部食糜中總厭氧菌、乳酸桿菌的數(shù)量。黃小春等(2006)報道，日糧中添加4.5 g/kg二甲酸鉀顯著降低盲腸乳酸桿菌和大腸桿菌數(shù)量，兩者之間的比例也顯著提高(P<0 .05)。verland 等(2000)報道，在生長育肥豬日糧中添加二甲酸鉀(0，0.6，或1.2%)降低了十二指腸(P<0.03)、空腸(P<0.02)和直腸(P<0.10)大腸桿菌的數(shù)量。二甲酸鉀對腸道微生物菌群的影響，一方面是因為二甲酸鉀降低了消化道pH值，抑制了微生物生長；另一種觀點認為，二甲酸鉀能穿透微生物細胞膜，在微生物細胞內(nèi)分解產(chǎn)生H+，影響微生物蛋白質(zhì)和核酸的代謝，從而抑制微生物生長(Roth和Kirchgessner，1997, 1998；Partanen和Mroz，1999)。
（三）提高養(yǎng)分消化利用率
日糧中添加二甲酸鉀，可以改善幾種養(yǎng)分（干物質(zhì)、能量、脂肪、氮、幾種必需氨基酸和磷）的消化和沉積，養(yǎng)分利用率的改善，可能是因為微生物數(shù)量的降低，減少了微生物對養(yǎng)分的競爭，也可能是消化酶分泌和活性加強的結果(Roth等，1998b，c)，同時，體內(nèi)致病菌的大量減少，改善了動物的健康狀況，使動物的各種機能正常，減少應激消耗，有利于生長。
四、二甲酸鉀的安全性
動物營養(yǎng)科學委員會（the Scientific Committee on Animal Nutrition,SCAN）在總結已有數(shù)據(jù)后得出結論：二甲酸鉀在6%添加水平下對動物是安全的，但為了充分論證其安全性，還需要進一步的實驗研究。二甲酸鉀不會產(chǎn)生細菌耐藥性。毒性實驗表明，二甲酸鉀的毒性非常低，按照說明使用不會對消費者和操作者產(chǎn)生任何毒害作用。在動物產(chǎn)品中可以檢測到的二甲酸鉀殘留物只有甲酸鹽，其在育肥豬組織中的量不會產(chǎn)生毒性。在排泄物中的殘留也只有甲酸鹽，不會對環(huán)境造成污染。
五、結語
二甲酸鉀在動物飼料中添加，具有類抗生素的促生長作用，且無毒、無殘留、對環(huán)境無污染，是理想的抗生素替代品，因此二甲酸鉀作為飼料添加劑有著廣闊的前景。