二甲酸鉀在動(dòng)物養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究進(jìn)展*

盧艷敏，劉海鵬

(衡水學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院， 河北 衡水 053000)

抗生素作為促生長(zhǎng)飼料添加劑在養(yǎng)殖業(yè)中發(fā)揮了非常重要的作用，極大地促進(jìn)了畜牧業(yè)的發(fā)展。但由于抗生素的濫用，導(dǎo)致細(xì)菌的耐藥性增加，甚至出現(xiàn)了許多藥物無(wú)法治療的超級(jí)細(xì)菌，另外還存在動(dòng)物機(jī)體免疫力下降，畜禽內(nèi)源性感染和二重感染，藥物殘留等毒副作用，給環(huán)境、養(yǎng)殖業(yè)和人類健康造成了嚴(yán)重的威脅。2006年1月歐盟全面禁止使用抗生素作為飼料添加劑，較發(fā)達(dá)國(guó)家也采取了禁用與限用措施。為了畜牧業(yè)的健康發(fā)展，許多國(guó)家致力于開(kāi)發(fā)和推廣綠色飼料添加劑來(lái)替代抗生素，以生產(chǎn)出安全、營(yíng)養(yǎng)的動(dòng)物產(chǎn)品，滿足人們的需要。

二甲酸鉀是一種有機(jī)酸鹽，分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)特，在飼料生產(chǎn)中容易操作，具有完全的生物降解性，無(wú)腐蝕性，能有效抑制胃腸道致病菌[1]，且對(duì)畜禽無(wú)毒害，在體內(nèi)無(wú)殘留，適口性好，因此二甲酸鉀作為抗生素的替代物受到廣泛的重視。2001年二甲酸鉀被歐盟批準(zhǔn)用于飼料中(Commission Reg.(EC)No. 1334/2001)，它是歐盟批準(zhǔn)的第一種用于替代抗生素促生長(zhǎng)劑的非抗生素類飼料添加劑。2003年4月，歐盟批準(zhǔn)將商品二甲酸鉀在斷奶仔豬飼料中的最高安全添加量提高到1.8%[2]。我國(guó)于2005年批準(zhǔn)二甲酸鉀用做飼料添加劑。(新飼證字(2005)03號(hào))

1.二甲酸鉀的理化性質(zhì)

二甲酸鉀(Potassium diformate，KDF)又稱為雙甲酸鉀，是由甲酸分子和甲酸鉀分子形成的有機(jī)酸鹽，由甲酸的羰基與甲酸鉀的羥基通過(guò)氫鍵締合而成，分子式為HCOOH·HCOOK，相對(duì)分子質(zhì)量為130.14。二甲酸鉀為白色結(jié)晶性粉末，無(wú)味，易溶于水，高溫下易分解，在酸性條件下較穩(wěn)定，在中性或偏堿性的條件下分解為甲酸鉀和甲酸，在動(dòng)物體內(nèi)最終被降解為CO2和H2O。

2.二甲酸鉀的作用機(jī)制

2.1降低腸道pH

當(dāng)飼糧進(jìn)入胃中，由于胃液呈酸性，故二甲酸鉀不被分解；當(dāng)二甲酸鉀到達(dá)腸道后，在腸道分解為甲酸和甲酸鉀，同時(shí)釋放出氫離子，從而降低了胃腸道pH值。Ragaa等(2016年)研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加5g/kg的二甲酸鉀，可以顯著降低肉雞胃、十二指腸、空腸和回腸的pH值，同時(shí)也降低了嗉囊、盲腸、結(jié)腸，但差異不顯著[3]。日糧中添加二甲酸鉀可以降低胃和十二指腸的pH值，添加0.9%的二甲酸鉀可以顯著降低十二指腸的pH值[4]。Mroz等(2000年)報(bào)道，進(jìn)食4個(gè)小時(shí)后，有超過(guò)93%的甲酸鹽和鉀(來(lái)自于二甲酸鉀)出現(xiàn)在豬的十二指腸中，在采食65分鐘后，十二指腸的pH值降低了0.3―0.5單位，pH值的降低對(duì)胃腸道細(xì)菌具有直接的抑制效應(yīng)[5]。

2.2調(diào)節(jié)胃腸道微生物菌群的結(jié)構(gòu)

二甲酸鉀能夠降低胃腸道的pH，抑制或殺死大腸桿菌、沙門氏菌等有害菌群，增加乳酸桿菌數(shù)量，改善動(dòng)物腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，日糧中添加二甲酸鉀能夠影響感染沙門氏菌仔豬的腸道菌群，降低仔豬消化道大腸桿菌的數(shù)量，同時(shí)減少排泄物中沙門氏菌的數(shù)量[6]。在斷奶仔豬日糧中添加10g/kg的二甲酸鉀，能增加胃和回腸中乳酸菌的數(shù)量，降低空腸、盲腸和直腸中的腸桿菌數(shù)量[7]。黃建華等(2013年)研究發(fā)現(xiàn)，在斷奶仔豬日糧中添加1.5%二甲酸鉀可以提高腸道乳酸桿菌含量，降低大腸桿菌含量，且乳酸桿菌與大腸桿菌比值明顯升高[8]。

二甲酸鉀在腸道中分解為甲酸分子和甲酸鉀分子，小腸中存在完整的甲酸分子，因此能夠降低肉雞的產(chǎn)氣莢膜梭菌，控制雞壞死性腸炎[9]。飼料中添加5g/kg的二甲酸鉀可以顯著降低肉雞胃腸道pH值，有效減少盲腸梭狀芽胞桿菌和沙門氏菌以及大腸桿菌的數(shù)量[3]。

2.3促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收

在動(dòng)物日糧中添加二甲酸鉀，能夠降低使胃腸道pH，刺激胃蛋白酶原和胃蛋白酶的分泌，提高胃蛋白酶的活性，從而促進(jìn)了日糧養(yǎng)分的消化與吸收，減少了氮、磷的排泄。

研究發(fā)現(xiàn)，肉雞日糧中補(bǔ)充二甲酸鉀，可以促進(jìn)胃腸道上皮細(xì)胞增殖，從而提高粗蛋白的消化率和氮沉積[3]。Christian(2011年)報(bào)道當(dāng)KDF進(jìn)入小腸后，可以顯著影響動(dòng)物對(duì)養(yǎng)分的利用[10]。斷奶仔豬日糧中添加10g/kg的二甲酸鉀能夠提高養(yǎng)分的表觀消化率，降低腹瀉指數(shù)和次數(shù)[7]。

2.4增強(qiáng)免疫機(jī)能，緩解應(yīng)激

二甲酸鉀能夠提高仔豬平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率，在一定程度上防止仔豬的斷奶應(yīng)激，降低仔豬腹瀉率和死亡率，且不影響適口性[11]。張翠等(2011年)研究二甲酸鉀對(duì)斷奶仔豬生長(zhǎng)性能和免疫指標(biāo)的影響，結(jié)果表明，在斷奶仔豬日糧中添加二甲酸鉀可以提高斷奶仔豬的日增重，降低料重比，IgA、IgM、IgG水平明顯提高[12]。

2.5作為飼料保藏添加劑

二甲酸鉀能有效抑制飼料中霉菌等有害成分，其特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)能更好的延長(zhǎng)飼料的保存時(shí)間。

3.二甲酸鉀在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

3.1在豬日糧中的應(yīng)用

研究發(fā)現(xiàn)，二甲酸鉀可以改善豬的生長(zhǎng)性能，當(dāng)日糧中添加10g/kg的二甲酸鉀，明顯提高了斷奶仔豬的體重，增加了胃液乳酸濃度[13]。 李兆勇等(2011年)在斷奶仔豬日糧中添加0.6%、1.0%、1.4%的二甲酸鉀用于替代酸化劑和抗生素，結(jié)果表明，日糧中添加0.6%的二甲酸鉀具有與酸化劑相同的促生長(zhǎng)效果；日糧中添加1.0%以上的二甲酸鉀可以起到酸化劑和抗生素的雙重作用；日糧中添加二甲酸鉀可以減少仔豬腹瀉[14]。肥育豬日糧中添加6g/kg的二甲酸鉀，顯著增加了日增重，降低了料重比，與添加抗生素(0.125g/kg的黃霉素預(yù)混劑)具有相似的促生長(zhǎng)作用，并且對(duì)胴體性狀和肌肉品質(zhì)未產(chǎn)生不良影響[15]。字正浩(2013年)研究結(jié)果表明，在仔豬日糧中添加二甲酸鉀可以提高斷奶仔豬的飼料利用率，提高斷奶仔豬的生長(zhǎng)性能和健康水平，有效減少斷奶后仔豬腸道內(nèi)容物大腸桿菌的數(shù)量[16]。張仁明(2010年)研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加二甲酸鉀可以提高斷奶仔豬的平均日增重、料肉比、腸絨毛高度，而對(duì)腸道發(fā)育及消化酶活性沒(méi)有顯著影響[17]。

3.2在雞日糧中的應(yīng)用

肉仔雞日糧中添加5g/kg的二甲酸鉀可以顯著增加體增重、屠宰率，顯著降低飼料轉(zhuǎn)化率，改善免疫指標(biāo)，降低胃腸道pH值，有效控制腸道細(xì)菌感染，促進(jìn)腸道健康[3]。日糧中添加4.5g/kg二甲酸鉀顯著提高肉雞的日增重和飼料報(bào)酬，達(dá)到與黃霉素(3mg/kg)相同的效果[18]。

二甲酸鉀的抗菌活性減少了微生物與宿主對(duì)營(yíng)養(yǎng)素的競(jìng)爭(zhēng)以及內(nèi)源氮的損失，也降低了亞臨床感染的發(fā)生率和免疫介質(zhì)的分泌，從而改善了蛋白質(zhì)與能量的消化率，減少氨和其他抑制生長(zhǎng)代謝物的產(chǎn)生量[5]；并且腸道pH值的降低能夠刺激胰蛋白酶的分泌和活性，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收，使氨基酸更適合體內(nèi)蛋白質(zhì)的沉積，從而提高胴體的瘦肉率[19]。Selle等(2004年)發(fā)現(xiàn)當(dāng)日糧二甲酸鉀水平在6g/kg時(shí)，可以顯著提高肉雞日增重和采食量，而對(duì)飼料效率沒(méi)有顯著影響，當(dāng)日糧二甲酸鉀水平在12g/kg時(shí)，可以提高氮沉積5.6%[20]。周麗等(2009年)研究結(jié)果表明，飼糧中添加二甲酸鉀顯著提高肉雞日增重，提高飼料轉(zhuǎn)化率及對(duì)飼料養(yǎng)分的消化率，并且對(duì)高溫條件下肉雞維持正常行為具有一定積極作用[21]。Motoki 等(2011)報(bào)道，當(dāng)日糧中二甲酸鉀含量為1%時(shí)可以顯著增加肉仔雞的體重，胸肌、大腿和翅膀的重量，但對(duì)氮沉積，腸道pH及腸道菌群沒(méi)有影響[22]。戶陸女等(2009年)發(fā)現(xiàn)，日糧中添加6g/kg二甲酸鉀，可以顯著提高肌肉的系水力，并有降低胸肌和腿肌pH1h的趨勢(shì)，但對(duì)生長(zhǎng)性能沒(méi)有顯著影響[23]。Mikkelsen(2009年)報(bào)道，二甲酸鉀也可以減少腸道產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量，當(dāng)日糧二甲酸鉀含量在4.5g/kg時(shí)，能顯著降低壞死性腸炎肉雞的死亡率，但二甲酸鉀對(duì)于肉仔雞的生長(zhǎng)性能沒(méi)有顯著影響[9]。

3.3在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

飼料中添加二甲酸鉀可以提高南美白對(duì)蝦的增重，特定生長(zhǎng)率、存活率、生產(chǎn)力指數(shù)，降低餌料系數(shù)[24]。何夙旭等(2006年)研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加0.8%的二甲酸鉀可以明顯改善南美白對(duì)蝦的生長(zhǎng)、降低飼料系數(shù)、提高存活率[25]。梁超(2011年)研究表明，飼料中添加二甲酸鉀可以顯著提高刺參的特定生長(zhǎng)率，顯著降低刺參腸道弧菌數(shù)及發(fā)病率[26]。日糧中添加二甲酸鉀，能改善羅非魚的生產(chǎn)性能和飼料轉(zhuǎn)化率，達(dá)到與黃霉素相同的效果[27]。

3.4其他應(yīng)用

青貯原料因植物種類不同，青貯難易程度有很大差異，因此對(duì)于難以青貯的飼料在青貯時(shí)通常會(huì)加進(jìn)一些添加劑來(lái)影響青貯的發(fā)酵作用，二甲酸鉀可以作為青貯添加劑促進(jìn)發(fā)酵。研究發(fā)現(xiàn)，將二甲酸鉀添加到苜蓿青貯飼料中，經(jīng)過(guò)60天的青貯，二甲酸鉀可以有效的降低青貯飼料的pH值，抑制有害菌，減少飼料中的丁酸、乙醇、氨態(tài)氮濃度，降低腸桿菌、酵母、霉菌、梭菌的數(shù)量，同時(shí)減少青貯飼料干物質(zhì)損失，增加可溶性碳水化合物[28]。Yuan等(2017年)報(bào)道，二甲酸鉀可以快速降低青貯飼料的pH值，有效抑制蛋白質(zhì)的水解[29]。Wen等(2017年)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，二甲酸鉀作為青貯添加劑，可以快速降低青貯飼料的pH值，降低丁酸含量，減少干物質(zhì)的損失，有效保存可溶性碳水化合物[30]。

4.結(jié)語(yǔ)

將二甲酸鉀作為抗生素替代品添加到動(dòng)物飼料中，能夠促進(jìn)飼料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收，改善動(dòng)物的生長(zhǎng)性能、飼料轉(zhuǎn)化率，調(diào)節(jié)胃腸道微生物菌群的結(jié)構(gòu)，有效抑制有害菌，促進(jìn)動(dòng)物健康生長(zhǎng)，降低死亡率。二甲酸鉀作為飼料添加劑具有廣闊的應(yīng)用前景，目前有關(guān)二甲酸鉀的研究主要集中于斷奶仔豬和肉仔雞，而在其他動(dòng)物飼料應(yīng)用中的研究較少，而且對(duì)于二甲酸鉀的作用機(jī)理、影響因素以及注意事項(xiàng)等還不清楚，有待于進(jìn)一步深入研究，為二甲酸鉀的應(yīng)用提供更多的數(shù)據(jù)，從而促進(jìn)我國(guó)養(yǎng)殖業(yè)健康穩(wěn)定的發(fā)展。