最新豬日糧酸化的益處

trssjc · 發(fā)表于 2006-8-7 21:40:57

動物飼養(yǎng)中的有機(jī)酸：
仔豬日糧中應(yīng)用有機(jī)酸已經(jīng)有很多年，主要是對剛斷奶后仔豬的健康和生長有正效應(yīng)。尤其是近年來，歐盟禁止使用抗生素增加了人們對有機(jī)酸的興趣而且促進(jìn)了其在仔豬及生長豬中的應(yīng)用。
許多營養(yǎng)學(xué)家認(rèn)為有機(jī)酸是飼料抗生素唯一可行的替代物。丹麥預(yù)期要禁用抗生素，是第一個廣泛尋找抗生素替代物的國家。他們的研究使用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則來評定不同的商品（酸、益生元、益生素、香精油）。從他們的結(jié)果可以看出，混合酸能穩(wěn)定地改善仔豬生長性能，但不同的產(chǎn)品差異很大（Callesen 1999）。
其它的研究使用單價酸，結(jié)果表明：并不是全部有機(jī)酸都能促進(jìn)生長和提高飼料轉(zhuǎn)化率，至少單獨(dú)使用時是這樣。在單價酸中，蟻酸被認(rèn)為是最有效的促生長劑之一(Roth 1998)。飼料廠應(yīng)用的很少，因?yàn)樗鼘υO(shè)備和工作人員有強(qiáng)腐蝕性（即使有些飼料廠已有特殊的設(shè)備來處理這種作用）。
實(shí)際上，大多數(shù)飼料廠使用的是混合酸，含有載體和/或緩沖劑。然而在混合酸中最廣泛應(yīng)用的酸是蟻酸或乳酸，許多試驗(yàn)已經(jīng)證明它們是最有效的。
動物生產(chǎn)上有機(jī)酸的作用模式只有部分清楚，大部分可能不是單一的作用機(jī)理。關(guān)于每一種機(jī)制的重要性、作用部位、足夠的劑量和可能的協(xié)同作用等都存在許多問題。

有機(jī)酸的化學(xué)：
有機(jī)酸是一大類化合物，有長鏈、短鏈酸；一價、二價和多價酸等。它們都是弱酸，在溶液中的溶解度依賴于pH值。酸的電離常數(shù)pKa是指50%溶解和50%不溶解的pH值。
最簡單和使用最多的有機(jī)酸是蟻酸，單個一碳基團(tuán)形成羧酸。經(jīng)常使用的還有富馬酸（2個羧基）、乳酸（羥基酸）、檸檬酸（多價酸）。艾麗美——蛋氨酸羥基類似物（羥甲基硫丁酸，hydroxy methyl thiobutanoic acid, HMB）也是一種羥基酸（與乳酸相似），帶有4個碳和一個甲硫基。其pKa值為3.6，稍低于蟻酸的pKa值（3.75），這使得HMB是一種強(qiáng)的有機(jī)酸。

豬蛋氨酸來源：酸形式的優(yōu)勢
市場上合成蛋氨酸有兩種形式，以滿足豬日糧對蛋氨酸需求量的增加：液態(tài)dl-蛋氨酸羥基類似物（HMB）和粉末狀結(jié)晶dl-蛋氨酸。飼料廠更喜歡用液體形式的蛋氨酸，與其它液態(tài)添加劑一樣，由于液體的物理性狀優(yōu)勢：易于操作、容易稱量、無紙袋、無廢棄物和無灰塵等，飼料廠的生產(chǎn)能力得以提高。
兩種工業(yè)來源的蛋氨酸通過極為相似的途徑來實(shí)現(xiàn)與L-蛋氨酸一樣的活性?！敦i營養(yǎng)需要》公布兩者是等價的（NRC，1998），近來在荷蘭ILOB研究所做的工作也證實(shí)了這一點(diǎn)（Report TNO 99.02）。
液態(tài)蛋氨酸類似物作為酸的作用在最近引起人們的興趣。在Danske Slagterier為證明抗生素生長促進(jìn)劑替代物而設(shè)計(jì)的研究中，取得了驚人的促生長效果后，我們才開始研究它作為酸的一面（表3 report 365-97）。對照日糧（不含抗生素），用HMB代替dl-蛋氨酸，生長性能得到改善，可與混合酸的效果相媲美（表3 和圖8-9）。新近的研究提供了進(jìn)一步的證據(jù)，支持了HMB作為有機(jī)酸的附加效應(yīng)。

豬日糧有機(jī)酸的可能作用方式
日糧衛(wèi)生
日糧中使用有機(jī)酸可在動物采食前減少飼料細(xì)菌的污染。這是歐盟（EU）法律中僅僅認(rèn)識到的一方面，其允許有機(jī)酸用作飼料保存劑。有些酸控制細(xì)菌不是其特定的作用，而是由于pH低（在低pH時，沙門氏菌屬細(xì)菌不能生長），有些有機(jī)酸具有較好的效果或在較高pH，抑菌是其特定的作用（主要作用）。然而，日糧衛(wèi)生的效應(yīng)不可能解釋在生產(chǎn)中出現(xiàn)的所有結(jié)果，體內(nèi)一定有其它效應(yīng)發(fā)生。
PH效應(yīng)
酸在日糧中，隨后在胃腸道中首要的貢獻(xiàn)是降低緩沖力和pH值。斷奶后小豬胃中不能產(chǎn)生足夠的酸。這種酸性不足導(dǎo)致許多問題，包括胃蛋白酶的激活不足、胃排空速度加快和控制胃腸菌群能力差?？朔岱置诓蛔愕囊环N策略是配制低緩沖力（buffer capacity, BC）的仔豬日糧，降低胃的pH值。這可通過減少日糧中最強(qiáng)的緩沖劑（蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)主要是鈣）來實(shí)現(xiàn)。酸也能降低緩沖力，添加到日糧中和/或可選擇這些酸的鈣鹽作為低BC鈣源。然而，pH 和BC的效應(yīng)并不是有機(jī)酸的特定作用，用無機(jī)酸也能達(dá)到這種效果。
生理上降低pH值僅僅在胃有效。不可能在小腸發(fā)揮作用，小腸pH較高，胰腺分泌的碳酸氫鹽嚴(yán)格控制pH。在這一水平努力去降低pH可能會有反作用。正常條件下胰腺酶在較高的pH起作用。而且胃排空的速度受十二指腸pH的調(diào)節(jié)。胃內(nèi)容物酸越多，排空過程越慢，調(diào)節(jié)排空過程以使有更多的時間進(jìn)行消化。
我們測定了不同日糧中蟻酸和HMB對BC的影響（圖1）。雖然以重量為基礎(chǔ)HMB（分子量較大）較低，但這兩種酸的效果是相似的。日糧中混入0.2%HMB，可使日糧的BC平均降低6-7%。
然而，僅僅BC和pH效應(yīng)似乎不是有機(jī)酸的主要作用方式。有純無機(jī)強(qiáng)酸（鹽酸或磷酸）做的試驗(yàn)表明對生長性能沒有影響甚至有負(fù)作用。因此必須考慮其它作用方式。
特定的抗菌作用
我們已經(jīng)知道，一些有機(jī)酸的重要特性是它們具有特定的抗細(xì)菌和抗霉菌的性質(zhì)。長期利用有些作食品（或飼料）保存劑：苯甲酸、丙酸和蟻酸。這一效應(yīng)與上述pH 效應(yīng)無關(guān)，但與這些酸的不溶形式能以簡單擴(kuò)散的方式進(jìn)入細(xì)菌有關(guān)。細(xì)菌內(nèi)pH接近中性，未溶解的酸進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞后溶解產(chǎn)生H+。微生物必須利用代謝能來補(bǔ)償其內(nèi)部pH 的下降以穩(wěn)定離子環(huán)境。這使代謝能不能用于生長和繁殖，甚至最終導(dǎo)致細(xì)菌死亡。
這是一些有機(jī)酸的特定作用并且依賴于pH值。攝食前在日糧中可能是有效的（最初飼料保存劑的要求），但攝食時在體內(nèi)也是有效的。胃中pH 的快速下降能夠促進(jìn)這種特定的抗菌作用。低pH值提高抗菌力也可能為混合酸之間的協(xié)同作用提供基礎(chǔ)。無機(jī)強(qiáng)酸如正磷酸能降低pH，提高有機(jī)酸的抗菌作用。
有一點(diǎn)經(jīng)常被遺忘，大量的細(xì)菌定植在豬胃的非分泌部（與雞的嗉囔一樣），通常這一部位的pH為4-5。在這一pH水平乳酸桿菌是微生物區(qū)系的優(yōu)勢菌群，然而任何失調(diào)或應(yīng)激都能刺激大腸桿菌甚至梭菌的生長。這些微生物通過消化道時經(jīng)過胃的酸分泌區(qū)，正常情況下，到達(dá)小腸上段之前其數(shù)量顯著減少。在這個位置，在低pH時有特定抗菌作用的有機(jī)酸有助于減少腸道中細(xì)菌總數(shù)。
我們用體內(nèi)法研究3種有機(jī)酸（蟻酸、乳酸和HMB）在不同pH的抗菌特性來驗(yàn)證這種假設(shè)。圖2 表示在pH 4時這些有機(jī)酸能夠增強(qiáng)抑菌效應(yīng)。
圖2 ：HMB的抗菌作用與蟻酸和乳酸相同：
正如Novus international公司在MRP（設(shè)在密蘇里州圣查爾斯的研究中心）做的，可在體外試驗(yàn)表示有機(jī)酸的特定抗菌作用和pH依賴性。用大豆肉湯培養(yǎng)大腸桿菌，觀察有機(jī)酸存在于否pH下降對大腸桿菌生長的影響。結(jié)果表明：用有機(jī)酸比用無機(jī)酸pH下降效果更好。在有機(jī)酸中，HMB的效果優(yōu)于乳酸，和蟻酸的效果相當(dāng)（Novus data）。

促進(jìn)胰腺分泌
胃的排空受需要緩沖酸性產(chǎn)物的胰腺分泌物量的控制。十二指腸的受體細(xì)胞與H+離子接觸時產(chǎn)生促胰泌素。促胰泌素激活胰腺的分泌。胰腺分泌物有兩種功能：胰蛋白酶消化飼料（中性pH作用最強(qiáng)）和碳酸氫鹽緩沖胃的pH。根據(jù)日本研究小組的工作（Harada,1985），有些有機(jī)酸在促胰腺分泌提高消化率方面起重要作用。Harada的研究表明：用乳酸與用鹽酸相比，可在較高的pH值（高1點(diǎn)以上）激活胰腺的分泌。有趣的是并非所有的有機(jī)酸都有這一效應(yīng)，蟻酸和乳酸是最有效的。對這種效果的原因作用沒有做出確切的結(jié)論。一種假設(shè)是與抗菌效應(yīng)相似。促胰泌素H+傳感器存在胃細(xì)胞之間。有機(jī)酸未溶解形式更容易進(jìn)入細(xì)胞，在細(xì)胞里溶解釋放出H+引起促胰泌素的生成。
到目前為止，沒有關(guān)于HMB對促胰泌素和胰腺產(chǎn)物影響的數(shù)據(jù)。我們知道HMB通過被動擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞，這是它作為蛋氨酸來源的主要運(yùn)輸機(jī)制。它也有特定的抗菌作用，其分子結(jié)構(gòu)與乳酸有些相似（羥基酸）。
其它可能的效應(yīng)
另一個有趣的效應(yīng)是有機(jī)酸對胃腸細(xì)胞生長有正效應(yīng)，如丁酸。另一方面，近來有些綜述認(rèn)為有機(jī)酸與代謝途徑過程的某些有機(jī)酸有互作。

有機(jī)酸的生理作用
提高消化率
許多刊物都報(bào)道有機(jī)酸能提高有機(jī)物的消化率（見Mroz 98）。這一機(jī)制還沒有完全清楚，可能與前述的一點(diǎn)或多點(diǎn)效應(yīng)有關(guān)：促胃蛋白酶作用、調(diào)節(jié)胃的排空、控制胃腸菌群和促進(jìn)胰腺分泌。
抗生素生長促進(jìn)劑也能提高消化率。這一機(jī)制根本的原因也不清楚，但主要原因一定是控制了胃腸菌群：對重要營養(yǎng)素的競爭減少。

在ID-Lelystad測定了HMB提高有機(jī)物質(zhì)和氮消化率相當(dāng)于或優(yōu)于蟻酸，以重量為基礎(chǔ)劑量較低。采用3×3試驗(yàn)設(shè)計(jì)，3個水平的HMB（0-0.8-1.6g/kg）等分子量替代蛋氨酸，3個水平的蟻酸（0-4-8g/kg）和正對照組（不含有機(jī)酸，含160ppm Cu），大家都知道銅有較好的生長促進(jìn)作用。（表1，圖3，4，5，6）。
改善氮平衡
Mroz（1998）在研究仔豬有機(jī)酸時，也觀察到使用有機(jī)酸時氮存留增加和尿氮排出減少。Gottinggen大學(xué)的Abel用30kg仔豬飼養(yǎng)在代謝籠上，做了許多HMB試驗(yàn)，也得到了類似的結(jié)果（Römer& Abel 1999, 圖7）。結(jié)果表明：用HMB代替dl-蛋氨酸有改善氮留存的趨勢，并且顯著減少尿氮的排出量。
2000年上半年，Abel重復(fù)做了該試驗(yàn)得到了一樣的結(jié)果：使用HMB具有改善氮留存的趨勢和顯著減少尿氮排出量。有機(jī)酸具有這種效果的原因還不清楚。推測吸收后有機(jī)酸在能量代謝途徑中具有活性（Mroz）。這個推測如果被證實(shí)，這種效果一定是某些與重要代謝途徑互作的化合物的特定作用。
氮排出減少對于那些尋找減少氮污染的人們特別感興趣。
圖7 HMB 減少仔豬尿氮排泄量

有機(jī)酸的促生長作用
生長促進(jìn)作用的差異
在豬上應(yīng)用有機(jī)酸的效果報(bào)道各不一樣，有些能促進(jìn)生長，有些沒有效果，甚至有些是負(fù)效果。有些研究用純酸（Roth, 1998），而有些用混合酸（Callesen, 1999）。在所有的研究中，斷奶后2-4周的效果以正效應(yīng)為主，這支持了該適應(yīng)階段仔豬某些生理方面較脆弱的觀點(diǎn)。有差異的一部分原因是酸或混合酸的性質(zhì)。單獨(dú)使用琥珀酸或酒石酸沒有效果或?yàn)樨?fù)效應(yīng)（Roth, 1998）。另一方面混合酸可能表現(xiàn)一些協(xié)同效應(yīng)。大部分商業(yè)制劑是不同酸的混合物。它們都有改善生長和飼料轉(zhuǎn)化率的傾向，但它們的效果不同，有些商品的效果較好（Callesen, 1999）。
在使用酸時劑量是另一個重要的問題。大多數(shù)情況下，過量的酸會抑制采食量，這會嚴(yán)重抑制動物的生長并且抵消酸的益處。生產(chǎn)上日糧酸的用量仍然大都是憑經(jīng)驗(yàn)，而且通常用量過多。這種情況有時候?qū)游锏纳L可能弊大于利。Callesen 在仔豬日糧中“僅”用0.2%的混合酸取得了一些最好的效果（表2）。Langhout報(bào)道家禽“僅”用500ppm（0.05%）的酸對飼料轉(zhuǎn)化率具有顯著效果。考慮有機(jī)酸最適用量的精細(xì)調(diào)節(jié)時，日糧緩沖力可能是主要的因素。
已知低消化率的蛋白質(zhì)含量高具有導(dǎo)致腹瀉的危險(xiǎn)，在這種情況下抗菌物質(zhì)是有效的。另一個會引起混淆的特點(diǎn)可能是日糧中其它生長促進(jìn)劑的存在掩蓋了酸的可能效果（球蟲抑制劑，高銅或高鋅等）。
日糧組成是解釋有機(jī)酸促生長反應(yīng)不同更細(xì)微的因素但可能很重要。這對于抗生素生長促進(jìn)劑也是一樣的，對于有些日糧類型它們沒有任何效果。不同日糧依賴其可發(fā)酵纖維和非消化蛋白質(zhì)的比例，能夠刺激胃腸菌群的平衡不同，其結(jié)果是動物生長性能不同。已知低消化率的蛋白質(zhì)含量高是引起腹瀉的危險(xiǎn)因素，這種情況抗菌物質(zhì)可能效果很好。相反，蛋白質(zhì)消化率高且含量低，抗菌物質(zhì)的效果比較不顯著。當(dāng)然，另一個會引起混淆的特點(diǎn)是日糧可能有其它生長促進(jìn)劑的存在，從而掩蓋了酸可能的效應(yīng)（抗生素、球蟲抑制劑、高銅或高鋅）。
最后，健康狀況和動物管理也是影響酸的反應(yīng)差異的一部分因素。
有機(jī)酸和HMB的促生長效果
在Danske Slagterier 用單一有機(jī)酸和商品混合酸做了大量的試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果總體上也反映了上述討論的差異，但主要是正效應(yīng)。在不同的場促生長效果差異很大。有些試驗(yàn)總的可提高生長在15%-18%之間，而在另一些試驗(yàn)提高生長的范圍更多的是5%-10%（表2）。有時同一產(chǎn)品在同一個場的效果很好，隨后沒有效果，再后呈負(fù)效應(yīng)（見表2，blend A）。在Danske Slagterier 的試驗(yàn)中用純的蟻酸也發(fā)生同樣的問題。這可能是產(chǎn)品組成的結(jié)果，也可能是某些環(huán)境因素不確定的結(jié)果（日糧、健康？）。

在Danske Slagterier 在和其它所有的生長促進(jìn)劑一樣的條件下測定了HMB兩次，唯一差別是用等摩爾的HMB替代對照日糧中的dl-蛋氨酸（表3）?？偟慕Y(jié)果是在試驗(yàn)1 有顯著的促生長效果，但在試驗(yàn)2不顯著。然而，觀察每一時期的結(jié)果（圖8 和圖 9），兩個試驗(yàn)相似的是斷奶后第一階段的反應(yīng)是仔豬最為敏感的。
圖8 和圖9 在Danske Slagterier做的Alimet產(chǎn)品試驗(yàn)
在兩個試驗(yàn)期（斷奶后4~6周，6~10周）及整個試驗(yàn)期，HMB與對照組dl-蛋氨酸相比，用采食量（DFI）、增重（DWG）和飼料轉(zhuǎn)化率（FCR）的百分?jǐn)?shù)表示。在兩個試驗(yàn)斷奶后第一階段HMB的反應(yīng)是類似的。

要點(diǎn)
根據(jù)目前關(guān)于有機(jī)酸的資料，它們在仔豬日糧中用作生長促進(jìn)劑的作用是毫無疑問的。然而生長性能的改善不一致而且使用很大程度上還是憑經(jīng)驗(yàn)。它們的作用方式仍需求弄清楚，尤其是酸之間的協(xié)同作用、日糧互作和最適用量（可能比目前生產(chǎn)上用的低）。
HMB的化學(xué)本質(zhì)是一種有機(jī)酸，所以它對日糧的酸化有作用。在機(jī)體內(nèi)吸收后通過酮-蛋氨酸途徑轉(zhuǎn)化成L-蛋氨酸（與dl-蛋氨酸的途徑一樣）。然而在消化之前，它的有機(jī)酸性質(zhì)在消化道近端能提供附加的價值，其作用與其它有機(jī)酸一樣，甚至在生產(chǎn)上低劑量使用這種蛋氨酸源也有酸作用。本文的資料支持這種觀點(diǎn)。正在進(jìn)行更深入的研究來更好地評定HMB的這種附加的特性。