酸化劑在畜禽生產(chǎn)中的作用

胡貴麗，丁 鵬，宋澤和，賀 喜

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128）

在肉雞飼料中添加抗生素能提高肉雞產(chǎn)量和改善飼料效率，殺死宿主腸道內(nèi)致病菌[1]?？股貜V泛用于獸醫(yī)領(lǐng)域減少發(fā)病率。然而，濫用抗生素也產(chǎn)生各種殘留、耐藥性等問題，這對(duì)食品衛(wèi)生產(chǎn)生潛在威脅[2]。研究表明，高水平的抗生素殘留如四環(huán)素、環(huán)丙沙星等，主要發(fā)生在肉雞的肝、腎、胸中[3]。早在2006年，歐盟就已經(jīng)禁止了抗生素在畜禽生產(chǎn)中的使用。因此，替代抗生素的產(chǎn)品越來越受到大家的關(guān)注。有機(jī)酸能提高飼糧中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)的消化率，有望成為替代抗生素的產(chǎn)品之一[4]。

1 酸化劑的分類

酸化劑能提高飼料酸度，以液體或粉末的形式通過與水或飼料結(jié)合，在動(dòng)物攝入后可改善其消化道環(huán)境來滿足營(yíng)養(yǎng)需要及疾病預(yù)防需要的一類添加劑[5]。最初酸化劑作為一種風(fēng)味添加劑，用于改善飼料的適口性[6-7]。隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)飼料酸化劑還具有降低飲水和飼料中的pH和酸結(jié)合力的特點(diǎn)，同時(shí)會(huì)提高消化道中消化酶活性，對(duì)消化道中某些重要的酶（如胃蛋白酶原等）有激活的作用[8]。酸化劑對(duì)腸道微生態(tài)平衡也有一定的維護(hù)作用，減少疾病的發(fā)生，對(duì)蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收也有促進(jìn)作用[9]。酸化劑主要包括單一酸化劑和復(fù)合酸化劑。其中，單一酸化劑又包含有機(jī)酸和無機(jī)酸。研究表明，無機(jī)酸可降低pH，而有機(jī)酸可抑菌[10]。

1.1 無機(jī)酸化劑

磷酸、鹽酸和硫酸是主要使用的幾種無機(jī)酸化劑，其中使用最多的是磷酸。無機(jī)酸具有價(jià)格低、酸性強(qiáng)、分解快等特點(diǎn)，使用時(shí)能加快降低消化道內(nèi)的pH，但也會(huì)對(duì)食道和胃產(chǎn)生灼燒，使胃酸分泌受抑制，影響胃的正常功能。但無機(jī)酸主要引起胃中pH變化，對(duì)腸道的作用較小。因此，使用無機(jī)酸來抑菌的作用效果是非常有限的，可能還會(huì)對(duì)胃的正常功能產(chǎn)生抑制作用[11]。另外，無機(jī)酸對(duì)飼糧中的電解質(zhì)平衡也有一定的影響，飼糧中電解質(zhì)平衡遭到破壞時(shí)會(huì)引起動(dòng)物采食量下降，對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，提高飼料報(bào)酬率，增加生產(chǎn)成本[12]。無機(jī)酸的添加量也不宜過高，高劑量會(huì)腐蝕飼料加工機(jī)械并嚴(yán)重?fù)p傷動(dòng)物口腔黏膜。

1.2 有機(jī)酸化劑

有機(jī)酸化劑主要分為大分子酸（如延胡索酸、檸檬酸、蘋果酸等）和小分子酸（如甲酸、乙酸、丙酸等）。大分子酸的作用主要是通過影響胃腸中pH來間接影響腸道微生態(tài)區(qū)系，促進(jìn)了有益菌的增殖，減少了有害菌的數(shù)量。此類有機(jī)酸的作用主要在胃中發(fā)揮，對(duì)小腸的作用較小，而且因?yàn)橄鄬?duì)分子質(zhì)量較大，單位重量的酸分子釋放出的氧離子比較少，因此對(duì)pH的降低作用不如小分子有機(jī)酸[13]。小分子有機(jī)酸的作用主要是通過降低環(huán)境中的pH，抑制革蘭氏陰性菌實(shí)現(xiàn)的。因其可以破壞細(xì)菌細(xì)胞膜，干擾細(xì)菌酶的合成，從而影響病菌的復(fù)制，最終發(fā)揮抗革蘭氏陰性菌的作用[14]。雖然有機(jī)酸化劑價(jià)格高于無機(jī)酸，但因其適口性良好，抑菌作用較強(qiáng)，并對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)性能有較好的作用效果，因此在生產(chǎn)上應(yīng)用較廣[15]。

1.3 復(fù)合酸化劑

復(fù)合酸化劑是指將兩種或是兩種以上的單一酸化劑按照一定的比例配合而成，可選擇多種酸配合在一起，也可選擇酸和鹽類配合在一起[5]。復(fù)合酸化劑因多種酸組分配合在一起，在使用中可起到很好的協(xié)同作用，對(duì)生產(chǎn)也有促進(jìn)作用。因?yàn)閺?fù)合酸化劑避免了單一酸化劑功能單一、添加量大、腐蝕性強(qiáng)等的缺點(diǎn)，因此復(fù)合酸化劑取代了單一酸化劑，促進(jìn)了酸化劑的應(yīng)用[5]。

2 酸化劑對(duì)動(dòng)物機(jī)體的作用

2.1 降低胃腸pH，提高消化酶活性，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收

酸化劑對(duì)動(dòng)物消化道內(nèi)pH有調(diào)節(jié)作用，創(chuàng)造適宜的環(huán)境，促進(jìn)消化酶的激活、抑制有害微生物的增殖，有效減少病原菌感染，減緩腸道應(yīng)激[16]。因此消化道中pH的變化對(duì)畜禽消化吸收起著重要的作用。消化酶活性影響著學(xué)畜禽消化吸收功能，特別是是胃蛋白酶。研究表明，pH＜4.0時(shí)，胃蛋白酶活性在最強(qiáng)，pH＞6時(shí)幾乎失活，同時(shí)，糜蛋白酶、胰蛋白酶、淀粉酶等活性均與消化道內(nèi)pH密切相關(guān)[17]。添加有機(jī)酸能改變胃中pH，有機(jī)酸能促進(jìn)為分泌鹽酸，降低pH，刺激胃蛋白酶原激活率[18]。冷向軍等體外研究表明，隨pH下降，胃粘膜胃蛋白酶原激活率呈3次曲線上升[19]。因此，適當(dāng)降低畜禽胃內(nèi)的pH，有助于提高胃蛋白酶的活性，促進(jìn)蛋白酶原的激活，提高蛋白質(zhì)在胃內(nèi)的消化。而蛋白質(zhì)的分解對(duì)十二指腸中胰蛋白酶的分泌有促進(jìn)作用，使蛋白質(zhì)完全分解吸收，同時(shí)滿足機(jī)體營(yíng)養(yǎng)需要，減少疾病的發(fā)生。郭鵬等研究表明，添加復(fù)合酸化劑0.2%肉雞消化道pH降低，十二指腸蛋白酶和淀粉酶活性有提高趨勢(shì)[20]。王紀(jì)亭等研究表明，添加復(fù)合酸化劑0.3%，可提高鯉魚肝胰臟、前腸和中腸中蛋白酶活性，對(duì)淀粉酶和脂肪酶活性有提高趨勢(shì)[21]。孔路軍等研究表明，飼糧中配合添加EM（有效微生物群）和酸化劑能使肉仔雞腸內(nèi)容物總蛋白酶活性增強(qiáng)[22]。雖然在一定程度上降低胃中的pH有利于蛋白酶原的激活，但胃液中酸的過量分泌會(huì)反饋性的抑制酸和胃蛋白酶原的分泌[23]。

添加酸化劑也能促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收。酸化劑通過降低胃腸道中的pH，使酸性食糜進(jìn)入小腸后，促進(jìn)腸抑胃素的分泌，反射性的抑制胃的蠕動(dòng)，使食物與胃液、腸液充分接觸，有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。有機(jī)酸可提高飼糧中干物質(zhì)、蛋白質(zhì)和能量的消化率，提高體內(nèi)氮的沉積。

2.2 提高礦物質(zhì)和維生素的利用率

堿性環(huán)境下，飼糧中的維生素和微量元素易形成鹽類物質(zhì)，這種物質(zhì)難溶且不易被吸收。飼料中添加酸化劑能提高礦物質(zhì)和維生素的利用率，這是由于酸化劑可與一些礦物質(zhì)元素形成易被動(dòng)物機(jī)體吸收的絡(luò)合。檸檬酸和延胡索酸等能與Ca、Zn、Fe、P、Mg等礦物質(zhì)形成絡(luò)合物，從而提高這些礦物元素在體內(nèi)的吸收[24]。劉嘉莉等研究表明，添加丁酸鈉700 mg·kg-1能降低鴨糞中氮6.15%、有機(jī)物4.32%和銅21.69%，降低糞便中磷、氨氮和鋅含量，且以700 mg·kg-1添加水平效果較好[25]。雞體內(nèi)礦物元素代謝受多種因素的影響。研究表明，雞蛋中的礦物元素，不僅影響著商品蛋營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而且對(duì)種蛋孵化和雛禽品質(zhì)也有一定的影響[26-27]。同時(shí)，在酸性環(huán)境下，也有利于維生素（如維生素A、維生素D）的吸收。研究表明，在肉用仔雞飼糧中添加的延胡索酸0.2%后，雛雞肝內(nèi)VA含量比對(duì)照組提高22.8%[28]。

2.3 調(diào)控胃腸道微生物菌群平衡

胃腸道內(nèi)微生態(tài)平衡是直接關(guān)系著畜禽健康，影響腹瀉的主要原因之一，這其中與有害菌的繁殖和有益菌的抑制密切相關(guān)。酸化劑可通過降低胃腸道pH間接引起胃腸道微生態(tài)區(qū)系的改變，促進(jìn)有益菌的增殖，并抑制有害菌。酸化劑是一種可替代抗生素的添加劑?？股卦跉⒕臅r(shí)候無選擇性，不僅對(duì)有害菌有抑制作用，同時(shí)對(duì)有益菌也有抑制作用。大多數(shù)腸道有害菌易在中性和偏堿性的環(huán)境中生存，如葡萄球菌適宜的生存的環(huán)境為pH 6.8～7.5，大腸桿菌為6.0～8.0，在pH＜4的環(huán)境下均會(huì)大量失活，而腸道中有益菌（如乳酸菌）在pH為3.5時(shí)仍能生長(zhǎng)良好。添加復(fù)合酸化劑能起到減少疾病、維持機(jī)體健康的作用，這是通過抑制有害菌的繁殖，促進(jìn)有益菌群的生長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)乳酸菌的增殖又會(huì)代謝產(chǎn)生乳酸、H2O2等物質(zhì)，從而起到抑制病原菌繁殖、促進(jìn)有益菌生長(zhǎng)和維持腸道微生態(tài)平衡的作用。

研究表明，在畜禽飼料中，酸化劑可調(diào)節(jié)腸道pH、微生態(tài)菌群的平衡，減少宿主腸道內(nèi)有害細(xì)菌，提高飼料利用率，改善畜禽生長(zhǎng)性能和健康狀況[28]。朱宇旌等研究表明，添加包被酸化劑會(huì)影響肉雞盲腸中微生物的數(shù)量，促進(jìn)乳酸桿菌增殖，抑制大腸桿菌[29]。研究表明，酸化劑可以抑制腸道內(nèi)大腸桿菌群和梭狀芽孢桿菌的增殖，增加回腸中乳酸桿菌的數(shù)量[30]。在早期就有報(bào)道過酸化劑對(duì)禽類胃腸道內(nèi)環(huán)境有顯著的作用效果[31]。也有研究表明，添加磷酸-乳酸復(fù)合酸化劑對(duì)21和42日齡肉雞盲腸大腸桿菌的增殖有抑制作用，但對(duì)乳酸桿菌數(shù)量無顯著影響[32]。

添加復(fù)合酸化劑能預(yù)防雞壞死性腸炎，能降低有害菌如沙門氏菌和彎曲桿菌等的載體數(shù)量。Walsh等研究表明，添加不同比例的復(fù)合酸化劑能有效地減少糞便中沙門氏菌的數(shù)量[33]。曹志華等研究表明，酸化劑能抑制肉雞空腸內(nèi)大腸桿菌和沙門氏菌的增殖，保持消化道內(nèi)良好的微生態(tài)平衡，減少毒素的產(chǎn)生，有效地控制消化道感染造成機(jī)能障礙和腹瀉[34]。并且，有機(jī)酸本身還有很好的殺菌作用，可以通過電離出氫離子來降低消化道pH，從而破壞有害菌的適宜生存環(huán)境，也能擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，使細(xì)胞內(nèi)pH降低，影響病原菌細(xì)胞中物質(zhì)的代謝及細(xì)胞膜的完整，從而起到抗菌作用[35-36]。Machado等對(duì)肉雞進(jìn)行沙門氏菌的攻毒試驗(yàn)結(jié)果表明，飲水中添加有機(jī)酸能顯著降低22和42日齡肉雞盲腸和嗉囊中沙門氏菌的感染率[37]。

2.4 改善小腸黏膜形態(tài)

消化道對(duì)于動(dòng)物來說非常重要，和動(dòng)物能否健康成長(zhǎng)密切相關(guān)。飼糧進(jìn)入消化道后，大部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)都在小腸被吸收。因此小腸的絨毛長(zhǎng)度、隱窩深度、黏膜厚度以及絨毛表面積就是衡量小腸消化吸收功能的重要指標(biāo)[38]。研究表明，丁酸可以促進(jìn)腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)的發(fā)育，通過更新中間細(xì)胞而刺激腸絨毛膜的修復(fù)[39]。因?yàn)槎∷岬淖饔?，可以在蛋雞飼糧中添加有機(jī)酸來預(yù)防產(chǎn)蛋后期蛋雞出現(xiàn)腸黏膜損傷，絨毛長(zhǎng)度減小，從而導(dǎo)致消化能力下降的問題。Abdelfattah等研究表明，在基礎(chǔ)飼糧中分別添加乙酸、檸檬酸和乳酸1.5%和3.0%均能提高胰臟指數(shù)和小腸密度，促進(jìn)飼料的消化吸收[40]。Jerzsele等研究表明，飼糧添加脂肪包膜丁酸鈉0.15%可增加仔雞絨毛高度，對(duì)V/C無影響[41]。García等試驗(yàn)結(jié)果表明，飼糧中添加甲酸能促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收，添加甲酸5 000、10 000 mg·kg-1能促進(jìn)49日齡肉雞腸道生長(zhǎng)，且甲酸添加量為10 000 mg·kg-1時(shí)對(duì)肉雞腸道的作用最佳[42]。有機(jī)酸也可以促進(jìn)腸壁表皮生長(zhǎng)，因此，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝和吸收也會(huì)得到改善[43]。

2.5 提高動(dòng)物抗應(yīng)激能力，增強(qiáng)機(jī)體免疫

復(fù)合酸化劑中的一些酸可以直接參與機(jī)體代謝，提供能量。檸檬酸、蘋果酸、延胡索酸等是參與體內(nèi)三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物，而乳酸也是糖代謝的中間產(chǎn)物，這些有機(jī)酸能直接參與代謝，為機(jī)體提供能量[44]。在生產(chǎn)中，分群、轉(zhuǎn)運(yùn)、運(yùn)輸?shù)葢?yīng)激因素均可導(dǎo)致畜禽抵抗力下降，使畜產(chǎn)品品質(zhì)下降，進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益下降。在飼料中添加酸化劑，比如延胡索酸、檸檬酸等可緩解應(yīng)激。延胡索酸具有鎮(zhèn)定作用，會(huì)抑制中樞神經(jīng)，使機(jī)體活動(dòng)減少，能緩解應(yīng)激所引起的不良效果。而應(yīng)激情況下，延胡索酸可用于緊急合成ATP，起到抗應(yīng)激的作用，比葡萄糖形成能量的途徑要短[45]。夏季高溫時(shí)，家禽容易發(fā)生呼吸性堿中毒，適當(dāng)添加檸檬酸可以在家禽內(nèi)產(chǎn)生CO2和碳酸氫鹽，對(duì)呼吸性堿中毒有預(yù)防作用，減輕家禽夏季高溫?zé)釕?yīng)激[46]。研究表明，添加檸檬酸0.5%可以促進(jìn)肉仔雞免疫功能，改善其健康狀況[47]。研究發(fā)現(xiàn)，在妊娠后期及泌乳期母豬飼糧中添加檸檬酸10～15 g·kg-1，可促進(jìn)母豬的體液免疫功能，并通過初乳對(duì)仔豬產(chǎn)生有益的影響[48]。

3 酸化劑對(duì)飼料的作用

3.1 改善適口性，提高動(dòng)物采食量

酸化飼糧的適口性是影響畜禽生長(zhǎng)反應(yīng)的重要因素。加入有機(jī)酸后，飼料發(fā)出的淡淡酸味能掩蓋其中某些不良的味覺反應(yīng)，改善飼料適口性，能促進(jìn)畜禽采食?？谇恢械乃嵛赌艽碳ね僖悍置冢岣呤秤?，而酸化劑也有這個(gè)特點(diǎn)，刺激動(dòng)物口腔分泌唾液，對(duì)蛋白質(zhì)、微量元素的消化均有益處。但是，添加量也要適當(dāng)，過多會(huì)也會(huì)造成適口性下降，采食量降低，進(jìn)而影響體增重。

3.2 降低飼料pH和酸結(jié)合力

在飼糧中添加酸化劑對(duì)飼料的影響是不一致的，由于酸化劑的種類繁多，各類物質(zhì)的添加量也存在差異，而飼糧本身的配置不同，這些均會(huì)造成飼料pH存在差異。低pH飼糧能改善幼齡動(dòng)物消化不良的問題。因?yàn)橛g動(dòng)物的消化道發(fā)育不完全，胃酸的分泌量較少，同時(shí)也易引起腹瀉等反應(yīng)，添加酸化劑后能降低胃腸pH，改善幼齡動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。飼料青貯過程中添加酸化劑也可降低青貯料的pH，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)更易被消化吸收。酸結(jié)合力是衡量飼料酸度的重要指標(biāo)之一，是影響胃腸酸度和游離酸含量的主要外源因素。酸結(jié)合力較高的飼料進(jìn)入消化道后，會(huì)與游離酸結(jié)合，使消化道中pH上升，降低營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率，特別是幼齡動(dòng)物，對(duì)其生長(zhǎng)性能影響較大。研究表明，飼糧中酸結(jié)合力較低時(shí)，會(huì)促進(jìn)回腸對(duì)氨基酸的消化[49]。

3.3 防霉、防腐、抗氧化，延長(zhǎng)保質(zhì)期

生產(chǎn)上使用的大多數(shù)酸化劑對(duì)真菌都有較好的抑制和殺滅功能，能起到防霉作用。有研究表明，檸檬酸與抗氧化劑復(fù)合，能提高抗氧化性[50]。延胡索酸等抗氧化劑在在預(yù)混料中添加使用可以提高VA、VC的穩(wěn)定性。月桂酸單甘油酯和單辛酸甘油酯都是較好的防腐劑，大量使用在食品保存中[51-52]。生產(chǎn)中的防霉、防腐、抗氧化劑的有機(jī)酸種類較多，在使用時(shí)可以結(jié)合起來，使得作用加強(qiáng)，從而達(dá)到更好的效果[53-54]。

4 復(fù)合酸化劑的應(yīng)用前景和存在的問題

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，消費(fèi)者對(duì)動(dòng)物產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性有了新的要求。酸化劑不但具有降低胃腸道pH，維持腸道微生態(tài)平衡的作用，也對(duì)飼料防腐防霉具有一定的積極影響。酸化劑作為一種多功能的飼料添加劑，使用后安全無殘留，是未來飼料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的可靠選擇之一。目前，酸化劑在生產(chǎn)上使用仍存在較多的問題。酸化劑的種類較多，在選擇使用時(shí)要注意合理選擇種類和劑量；一些酸化劑在動(dòng)物生產(chǎn)上的作用機(jī)制尚未探明。因此在不同動(dòng)物不同生理階段要確定不同的劑量，同時(shí)可根據(jù)不同有機(jī)酸及其鹽類、無機(jī)酸各自的特點(diǎn)安全環(huán)保的使用?？傊?，酸化劑是一種潛力巨大的飼料添加劑。