新型飼料添加劑（二甲酸鉀）

假布什 · 發(fā)表于 2008-10-16 19:50:50

隨著人們對(duì)安全食品或綠色食品的青睞，抗生素類(lèi)促生長(zhǎng)添加劑濫用所帶來(lái)的藥物殘留和耐藥性問(wèn)題也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。目前， FAO等組織及發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)食品中藥物殘留的限制越來(lái)越嚴(yán)格。目前，歐盟已全面禁止抗生素在飼料中的使用。近年來(lái)，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; Kirchgessner et al., 1992)，但由于甲酸具有刺鼻的氣味、腐蝕性強(qiáng)、使用不方便等缺點(diǎn)，限制了其在飼料中的使用(Øverland et al., 2000)。二甲酸鉀比純甲酸使用方便，而且具有促進(jìn)斷奶仔豬(Paulicks et al., 1996)和生長(zhǎng)育肥豬(Kirchgessner et al., 1997; Øverland and Lysø, 1995; Roth et al., 1996)生長(zhǎng)的作用。2001年，二甲酸鉀被歐盟批準(zhǔn)為第一種用于替代抗生素的非抗生素促生長(zhǎng)劑。我國(guó)也于2005年批準(zhǔn)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(guò)中國(guó)的新產(chǎn)品認(rèn)證。天津市思科福生物工程有限公司和中國(guó)農(nóng)科院飼料研究所申請(qǐng)了二甲酸鉀合成的相關(guān)工藝。
1 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(guò)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(jié)晶或結(jié)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(guò)酸堿中和反應(yīng)，冷卻結(jié)晶，離心分離，干燥得到。

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                           圖1 二甲酸鉀的結(jié)構(gòu)式
2 二甲酸鉀的作用
2.1 二甲酸鉀對(duì)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(zhǎng)性能，提高飼料效率，具有與抗生素類(lèi)似的促生長(zhǎng)作用。Øverland 等(2000)報(bào)道，生長(zhǎng)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(lái)講，1.2%添加量效果更好，縮短養(yǎng)殖周期(P<0.008)。Danielsen(1998)報(bào)道，在豬日糧中添加1.8%二甲酸鉀，豬的生長(zhǎng)性能和飼料轉(zhuǎn)化效率分別提高32.7%(P<0.05) 和12.2%(P<0.05)，與40ppm磷酸泰樂(lè)菌素對(duì)豬的效果相當(dāng)。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(zhǎng)性能和飼料轉(zhuǎn)化效率分別提高8.6%(P<0.05) 和7.3%(P<0.05)，與卑霉素組沒(méi)有顯著差異。
目前二甲酸鉀在豬飼料中的研究報(bào)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(jié)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)。
2.2 二甲酸鉀對(duì)胴體品質(zhì)的影響
研究表明，二甲酸鉀對(duì)畜禽胴體品質(zhì)有一定改善作用。Øverland 等(2000)報(bào)道，在生長(zhǎng)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(cè)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(jī)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(guò)提高體內(nèi)氨基酸合成蛋白質(zhì)的效率來(lái)提高瘦肉率(Øverland 等2000)。
3 二甲酸鉀的作用機(jī)理
3.1 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+
Øverland 等(2000)報(bào)道，在生長(zhǎng)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(bào)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(bào)道，日糧中添加4.5 g/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(gè)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(xì)菌的繁殖，減少與宿主之間的養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)。
3.2 抑制腸道微生物
   大量研究發(fā)現(xiàn)，二甲酸鉀能減少動(dòng)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(dòng)物腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)。Hebeler等(2000)報(bào)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(bào)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(bào)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)。Øverland 等(2000)報(bào)道，在生長(zhǎng)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(duì)腸道微生物菌群的影響，一方面是因?yàn)槎姿徕浗档土讼?/font>pH值，抑制了微生物生長(zhǎng)；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，二甲酸鉀能穿透微生物細(xì)胞膜，在微生物細(xì)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(zhǎng)(Roth和Kirchgessner，1997, 1998；Partanen和Mroz，1999)。
3.3 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?yàn)槲⑸飻?shù)量的降低，減少了微生物對(duì)養(yǎng)分的競(jìng)爭(zhēng)，也可能是消化酶分泌和活性加強(qiáng)的結(jié)果(Roth等，1998b，c)，同時(shí)，體內(nèi)致病菌的大量減少，改善了動(dòng)物的健康狀況，使動(dòng)物的各種機(jī)能正常，減少應(yīng)激消耗，有利于生長(zhǎng)。
4 二甲酸鉀的安全性
動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)科學(xué)委員會(huì)（the Scientific Committee on Animal Nutrition,SCAN）在總結(jié)已有數(shù)據(jù)后得出結(jié)論：二甲酸鉀在6%添加水平下對(duì)動(dòng)物是安全的，但為了充分論證其安全性，還需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。二甲酸鉀不會(huì)產(chǎn)生細(xì)菌耐藥性。毒性實(shí)驗(yàn)表明，二甲酸鉀的毒性非常低，按照說(shuō)明使用不會(huì)對(duì)消費(fèi)者和操作者產(chǎn)生任何毒害作用。在動(dòng)物產(chǎn)品中可以檢測(cè)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(huì)產(chǎn)生毒性。在排泄物中的殘留也只有甲酸鹽，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
5 結(jié)語(yǔ)
二甲酸鉀在動(dòng)物飼料中添加，具有類(lèi)抗生素的促生長(zhǎng)作用，且無(wú)毒、無(wú)殘留、對(duì)環(huán)境無(wú)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