飼用有機(jī)酸的研究進(jìn)展

謝建華曾岳明 吳秀麗

1廣西參皇養(yǎng)殖集團(tuán)有限公司，玉林 537000；2廣州立達(dá)爾生物科技股份有限公司，廣州 510663

隨著科技的進(jìn)步和人們生活水平的提高，食品安全問題日益成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。飼料是畜牧業(yè)生產(chǎn)的源頭，直接關(guān)系到畜產(chǎn)品的質(zhì)量，控制好飼料的安全是畜牧業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵。由于抗生素的使用存在安全隱患，目前美國和歐盟已撤消了在動(dòng)物飼料中使用非治療性抗生素。研發(fā)替代抗生素的新型飼料添加劑勢(shì)在必行。研究表明，抗生素的促生長作用主要?dú)w功于他們的抗菌活性。因此，具有抗菌活性的天然生物分子是最佳的候選物。其中，有機(jī)酸在目前的國際市場(chǎng)上應(yīng)用最為廣泛。有機(jī)酸可以抑制并殺滅飼料中的病原微生物，但它與抗生素作用機(jī)制不同，不會(huì)產(chǎn)生耐藥性，有機(jī)酸在動(dòng)物生產(chǎn)中的促生長作用和抗菌方面的功能已經(jīng)得到普遍的認(rèn)可，在家畜、家禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖中都有良好的應(yīng)用前景。

1 有機(jī)酸的種類

有機(jī)酸（Organic acids）是一些酸性有機(jī)化合物的統(tǒng)稱，多溶于水或乙醇，在自然界中常以游離態(tài)或鹽、酯的形式存在，最常見的有機(jī)酸是羧酸。

羧酸分子中烴基上的氫原子被其他原子或原子團(tuán)取代的衍生物叫取代羧酸。重要的取代羧酸有鹵代酸、羥基酸、酮酸和氨基酸等。這些化合物中有些參與動(dòng)植物代謝的生命過程，有些是代謝的中間產(chǎn)物，有些具有顯著的生物活性，能防病、治病。

飼用酸化劑中常見有機(jī)酸包括：甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乳酸、苯甲酸、山梨酸、富馬酸（也稱延胡索酸）、檸檬酸、酒石酸、蘋果酸等。使用最廣泛且效果較好的是乳酸、檸檬酸和富馬酸。目前國內(nèi)外的飼用酸化劑總的來說可以分為單一酸化劑和復(fù)合酸化劑兩大類。

復(fù)合型酸化劑是指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)同作用的酸化劑。任何一種酸對(duì)有害菌群的抑制和對(duì)有益菌的激活作用都需要在一定的pH條件下進(jìn)行，幾種可在不同pH范圍起作用的有機(jī)酸復(fù)合在一起，從而拓寬了酸化劑的抑菌范圍。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，成為飼用酸化劑發(fā)展的趨勢(shì)。

2 有機(jī)酸對(duì)動(dòng)物體的作用機(jī)制

2.1 改善動(dòng)物腸道微生態(tài)平衡

早期斷奶仔豬胃腸道內(nèi)乳酸菌數(shù)量驟降，大腸桿菌劇增，導(dǎo)致腸道微生態(tài)區(qū)系失衡，正常生理功能紊亂。有機(jī)酸能降低胃腸道pH值，抑制有害微生物的繁殖和生長，減少營養(yǎng)物質(zhì)的消耗，促進(jìn)有益菌的增殖。研究結(jié)果表明，酸性環(huán)境有利于乳酸菌的增殖，對(duì)大腸桿菌等有害微生物有抑制作用；且乳酸桿菌的代謝產(chǎn)物--乳酸能夠阻礙大腸桿菌與腸道內(nèi)受體結(jié)合，抑制大腸桿菌生長。有機(jī)酸還可以抑制飼料、圈舍、動(dòng)物腸道內(nèi)的沙門氏菌及其它病原體繁殖，減少后段腸道氨氣和有毒多胺類物質(zhì)的產(chǎn)生。

2.2 提高機(jī)體免疫力和抗應(yīng)激能力

一些有機(jī)酸直接參與機(jī)體酶促反應(yīng)，提供動(dòng)物應(yīng)激時(shí)所需能量，如延胡索酸、檸檬酸等(王霄燕，2002)。延胡索酸是三羧酸循環(huán)中有氧代謝的必需組分，分子所含能量與葡萄糖相等，但其生能途徑比葡萄糖短，在應(yīng)激狀態(tài)下可用于ATP的緊急生成而起到抗應(yīng)激的作用。此外，延胡索酸還具有鎮(zhèn)靜作用，可減少機(jī)體活動(dòng)，較好緩解熱應(yīng)激癥狀。檸檬酸可通過增加抗體數(shù)量和增強(qiáng)巨噬細(xì)胞活力的方式來輔助機(jī)體抵抗病原微生物。

大腸桿菌、葡萄球菌和梭狀芽孢桿菌在豬腸道內(nèi)繁殖的最適 pH 值分別為 6.0～8.0、6.8～7.5、6.0～7.5，pH值小于4時(shí)存活率大大降低?？蒲泻蜕a(chǎn)實(shí)踐的研究結(jié)果表明，在日糧中加入適量的酸化劑后，雞腸炎等消化系統(tǒng)疾病的發(fā)病率顯著下降，雞群整體健康狀況和生產(chǎn)性能明顯改善，日增重提高。

2.3 促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收

胃蛋白酶、胰蛋白酶、羧肽酶、淀粉酶等均在酸性環(huán)境中具有較高的酶活力。在動(dòng)物飼料中添加有機(jī)酸可使胃內(nèi)pH值下降，從而激活胃蛋白酶原，促進(jìn)蛋白質(zhì)分解，進(jìn)而刺激十二指腸胰蛋白酶的分泌，使蛋白質(zhì)完全分解吸收。

有機(jī)酸降低消化道內(nèi)容物pH值，使小腸分泌腸抑素，反射性抑制胃蠕動(dòng)，減慢胃排空速度，使蛋白質(zhì)有較多時(shí)間在胃內(nèi)消化，減輕小腸負(fù)擔(dān)，提高腸道內(nèi)養(yǎng)分消化率，改善粗蛋白及能量消化率。

有機(jī)酸還具有螯合作用，可作為配體與鈣、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)這些礦物元素的吸收。

2.4 提高日糧的適口性

飼料中添加有機(jī)酸，使得飼料含了有機(jī)酸特有的香味，能刺激味蕾細(xì)胞分泌唾液，提高采食量。

3 影響有機(jī)酸作用效果的因素

3.1 有機(jī)酸種類及劑量

不同有機(jī)酸的理化性質(zhì)、生物學(xué)特性、抑菌效果不同。如富馬酸能強(qiáng)烈抑制葡萄球菌、鏈球菌和大腸桿菌的生長繁殖，但對(duì)乳酸菌無抑制作用；甲酸、丙酸對(duì)沙門氏菌、真菌、梭狀芽孢菌及大部分革蘭氏陽性菌等有較強(qiáng)的抑制作用；山梨酸能有效抑制酵母及霉菌的生長。

有機(jī)酸在胃中吸收速度太快，就無法到達(dá)小腸，不能有效降低小腸中pH值。有研究表明，只有極少量的丙酸能夠到達(dá)肉仔雞消化道下段和盲腸；而甲酸和丙酸混合物，只有在嗉囊和沙囊中才有較高的濃度。

有機(jī)酸的添加量過大或過小都達(dá)不到預(yù)期的效果。不能把pH值調(diào)節(jié)到適宜水平，也不能更充分地提高消化酶的活力。添加過量也會(huì)破壞酸堿平衡，一定程度上還有可能引發(fā)代謝性酸中毒。

3.2 日糧系酸力

日糧組成是影響仔豬消化道酸度的主要外源性因素，其中日糧的系酸力（acid binding capacity）是最重要的因素之一。它能反映出飼料的酸堿緩沖能力的大小。一般定義為100g飼料或原料pH值達(dá)到4.0時(shí)所消耗鹽酸的毫摩爾數(shù)。大量研究表明，斷奶仔豬日糧的系酸力在20左右較佳。

3.3 日糧蛋白質(zhì)種類和水平

不同類型蛋白質(zhì)在胃腸道消化所需的酸度不同。例如，奶產(chǎn)品需要的適宜pH值為4，大豆蛋白和魚粉則需要pH值為2.5。

飼料中植物性蛋白質(zhì)含量較高時(shí)有機(jī)酸的用量較高。飼料中含較多蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)等緩沖力較高的物質(zhì)時(shí)，添加有機(jī)酸的效果較差。日糧中含乳制品(奶粉、乳清粉等)時(shí)，有機(jī)酸添加量較低，因?yàn)樵趧?dòng)物體中乳糖可以轉(zhuǎn)化為乳酸，從而降低動(dòng)物對(duì)酸的需要量。玉米-豆粕型日糧比成分復(fù)雜的日糧需要的有機(jī)酸量小，以大豆蛋白為主的日糧比酪蛋白日糧需要的有機(jī)酸量小。

3.4 有機(jī)酸的添加時(shí)間

飼喂時(shí)間對(duì)有機(jī)酸的作用效果也有很大影響，一般來說，飼喂幼齡家畜、家禽的效果要優(yōu)于成年家畜、家禽。豬的最佳時(shí)間一般是4～5周齡。研究表明，斷奶前兩周飼喂有機(jī)酸的效果要優(yōu)于斷奶后兩周，時(shí)間越推后，效果越不明顯。

4 有機(jī)酸的應(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，目前酸化劑已逐漸在水產(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)雜的生理過程。主要表現(xiàn)為生長緩慢、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)仔豬胃內(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，并引起胃腸道微生態(tài)失衡，最終導(dǎo)致生產(chǎn)性能降低。成年豬胃內(nèi)正常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環(huán)境。在飼料中添加酸化劑能很好地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。

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)等（1993）在仔豬料中加1%檸檬酸后，粗蛋白消化率、氮利用率、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。富馬酸在歐洲使用較為普遍。在仔豬日糧中添加富馬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)為富馬酸添加量在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)酸化劑的需求和敏感度可能存在較大差異。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性能，但對(duì)胡子鯰卻無明顯的促生長作用。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粉中的磷消化，使可溶性磷的含量增加，從而提高磷的利用率。

有機(jī)酸在家禽上主要作為抗應(yīng)激添加劑使用。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，從而降低了屠宰加工過程中遭受污染的風(fēng)險(xiǎn)。

以乳酸為主的復(fù)合酸化劑適口性較佳，具有較高的代謝能，還具有抑制病原菌的效果。有研究表明，在仔豬日糧中添加乳酸，日增重可提高9%，飼料轉(zhuǎn)化率提高10%。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。據(jù)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)的一些研究數(shù)據(jù)也表明，在仔豬日糧中添加酸化劑可使腹瀉率降低20%～50%，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，提高經(jīng)濟(jì)效益22.61%～40.69%。

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）。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1～2周內(nèi)飼糧酸化處理效果明顯，其通常添加量為0.3%～1.5%。

5 結(jié)束語

有機(jī)酸作為一種高效、無污染、無殘留的促生長和抑菌的綠色環(huán)保飼料添加劑，符合取代抗生素作為生長促進(jìn)劑的要求，已成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。但當(dāng)前影響有機(jī)酸應(yīng)用的主要原因是使用效果不穩(wěn)定，成本相對(duì)較高。今后應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)以下三方面的研發(fā)工作，解決好有機(jī)酸在畜牧生產(chǎn)中存在的問題。一是加強(qiáng)不同有機(jī)酸制劑對(duì)動(dòng)物體的作用機(jī)制研究，以及不同有機(jī)酸配比優(yōu)化與生產(chǎn)工藝的研發(fā)，開發(fā)出專用高效的復(fù)合酸制劑；二是結(jié)合動(dòng)物品種、消化生理特點(diǎn)及飼糧的類型，酸化劑最適添加量的研究，為生產(chǎn)和使用提供開展科學(xué)依據(jù)，以保證應(yīng)用效果；三是開展有機(jī)酸與益生素、酶制劑等綠色飼料添加劑配伍應(yīng)用的研究，以不斷提高酸化劑的使用效果。