酸化劑在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用綜述

亢濤　趙勝軍

摘要：飼料行業(yè)的蓬勃發(fā)展對(duì)飼料提出了高效、綠色、環(huán)保的要求，也就對(duì)飼料添加劑有了更高的要求，而酸化劑就是應(yīng)運(yùn)而出的新型綠色添加劑，目前在飼料養(yǎng)殖中廣泛使用。就其分類、作用原理、實(shí)踐效果及應(yīng)用影響因素進(jìn)行了綜述。

關(guān)鍵詞：酸化劑；飼料添加劑；畜禽

中圖分類號(hào)：S816 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-273X（2019）04-0013-03

初生動(dòng)物不具備完善的消化結(jié)構(gòu)，胃部分泌能力不足，消化道內(nèi)的正常酸堿值無(wú)法保障，這直接影響了酶活和菌群功能的發(fā)揮，因此需要外源供給飼料或添加劑輔助調(diào)節(jié)其消化道內(nèi)環(huán)境[1]。酸化劑不僅可提升動(dòng)物的生長(zhǎng)性能，更能提高動(dòng)物的免疫力、減少疾病的發(fā)生[2]。Roth等[3]將以有機(jī)酸為基礎(chǔ)的酸化劑添加在肉雞飼料中以驗(yàn)證其替代抗生素的效果，而在畜禽飼料中添加無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸以及復(fù)合酸化劑有輔助提高動(dòng)物消化功能、促進(jìn)動(dòng)物腸道健康，降低各種應(yīng)激反應(yīng)帶來(lái)的損傷等作用[4]。

1 酸化劑的分類

1.1 無(wú)機(jī)酸化劑

無(wú)機(jī)酸化劑一般包括有H3PO4、HCl及H2SO4。因其酸性較強(qiáng)且生產(chǎn)普遍，易于推廣使用。已有試驗(yàn)表明，H2SO4基本無(wú)效。HCl在使用中會(huì)因?yàn)槿占Z的不同電解狀況而影響其效果。H3PO4有酸化效果，還是礦物元素磷元素的補(bǔ)充劑，因其性價(jià)比較高，得以在實(shí)際生產(chǎn)中大范圍應(yīng)用[5]。總之，無(wú)機(jī)酸較有機(jī)酸具備更好的酸化性與低價(jià)優(yōu)勢(shì)。無(wú)機(jī)酸的缺陷在于添加量的難于把握，濃度低則無(wú)法見(jiàn)效，濃度高則損傷加工機(jī)械。

1.2 有機(jī)酸化劑

常見(jiàn)的有機(jī)酸化劑有甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、山梨酸、延胡索酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸等[6]。有機(jī)酸化劑雖有腐蝕設(shè)備、價(jià)格較高等缺點(diǎn)，但因其良好的適口性，且在機(jī)體三羧酸循環(huán)中發(fā)揮一定的作用[7]，對(duì)初生動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育有促進(jìn)作用，故飼料企業(yè)通常會(huì)優(yōu)先考慮有機(jī)酸化劑。

1.3 復(fù)合酸化劑

單獨(dú)使用有機(jī)類或者無(wú)機(jī)類酸化劑都會(huì)存在這樣或那樣的優(yōu)缺點(diǎn)，反應(yīng)原理的不同使得配合使用能夠達(dá)到協(xié)作互補(bǔ)的效果。人為地將兩種單一的酸化劑配制為復(fù)合酸化劑，能夠達(dá)到酸堿度迅速控制，優(yōu)良的緩沖能力以及更高性價(jià)比的效果[8]，同時(shí)更好地弱化了對(duì)設(shè)備機(jī)械的損傷。進(jìn)一步優(yōu)化配合比例形成復(fù)合酸化劑是大勢(shì)所趨，而泌乳牛中異味酸酸化劑的出現(xiàn)并應(yīng)用是最好的印證[9]。復(fù)合型酸化劑一般表現(xiàn)為粉末性狀，添加量為1.0～1.5 kg/t飼料[10]。大多數(shù)酸化劑是用白碳黑做載體，吸附無(wú)機(jī)酸或有機(jī)酸制成的，白碳黑本身沒(méi)有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。而安徽五糧泰生物工程股份有限公司生產(chǎn)的酸化劑是將飼料原料直接進(jìn)行酶解和發(fā)酵制成的復(fù)合有機(jī)酸，其載體是發(fā)酵飼料原料，有很高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。這是酸化劑制備的一項(xiàng)突破性工藝技術(shù)創(chuàng)新。

2 酸化劑的作用機(jī)理

2.1 提高消化酶的活性

研究表明，不同酶有不同的最佳酸堿環(huán)境，其中胃蛋白酶最佳pH范圍是2.0～3.5。酸堿度超出3.6，其活性下降明顯，超出6.0后，胃蛋白酶將無(wú)法發(fā)揮正常功能，而酸化劑的介入能夠維持胃內(nèi)酸環(huán)境，進(jìn)而促使胃蛋白酶的正常運(yùn)作，加快蛋白質(zhì)的分解[11]。在此基礎(chǔ)上，又會(huì)產(chǎn)生一系列的代償效應(yīng)，即蛋白質(zhì)代謝促使胰蛋白酶加快分泌，最后提升機(jī)體整體蛋白質(zhì)消化能力[12]。

2.2 改善胃腸道微生物區(qū)系

常見(jiàn)的動(dòng)物體內(nèi)病原菌類最佳酸堿環(huán)境范圍在中性稍堿，低于4.0會(huì)出現(xiàn)大量死亡，但此時(shí)有益菌類例如乳酸菌卻能大量增殖[13]。因此，加入酸化劑能夠確保腸道內(nèi)微生態(tài)的結(jié)構(gòu)平衡趨于有利一面，例如酸化劑加入后動(dòng)物糞便中大腸桿菌減少，乳酸桿菌以及雙歧桿菌增加[14]。飼料中添加酸化劑對(duì)于改善動(dòng)物胃腸道微生態(tài)環(huán)境大有脾益。

2.3 促進(jìn)礦物質(zhì)和維生素的吸收

部分酸類本身就是機(jī)體能量代謝的中間產(chǎn)物，通過(guò)外源添加進(jìn)入體內(nèi)后可直接參與代謝過(guò)程。典型的有檸檬酸可以參與到三羧酸循環(huán)的代謝過(guò)程中，乳酸在機(jī)體內(nèi)可直接分解代謝，同時(shí)也是糖異生過(guò)程中的產(chǎn)物。因此，酸化劑的參與不僅僅是提供了酸化環(huán)境，更能加快機(jī)體對(duì)各種元素的吸收。再者，部分礦物元素易受到堿性環(huán)境的中和形成不溶鹽，造成機(jī)體無(wú)法攝入足夠的礦物元素。此時(shí)酸化劑的介入在形成酸性環(huán)境的同時(shí)更能夠絡(luò)合礦物元素加快被機(jī)體所吸收，如延胡索酸、檸檬酸和鈣、鐵、鋅、銅、鎂等元素絡(luò)合后更利于機(jī)體的吸收[15]。

2.4 提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率

Partanen等[16]研究表明酸能弱化糖異生損傷機(jī)體的缺陷，飼料中加入酸化劑可增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體整體的消化吸收能力。食糜攜帶少量酸類到達(dá)小腸段，促使其釋放更多抑胃素，減少胃部活動(dòng)，讓蛋白質(zhì)在胃部分解得更徹底[17，18]。刺激食欲增加了動(dòng)物的采食量，增加了腸道與日糧營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的接觸時(shí)間以及消化效率，從而提升了動(dòng)物機(jī)體的消化吸收能力。

2.5 改善飼料適口性

飼料中添加適量的酸化劑，能有效地提高飼料的采食性。味蕾偏食酸化劑形成的微酸型飼料，更能增加唾液、消化酶的分泌量，且在遮擋中和飼料中的不利氣味方面也有重要體現(xiàn)[18]。丙酸及丙酸鈣除了有酸化劑的功能，更能阻止飼料霉菌增殖，起到防止飼料霉變作用的同時(shí)增加可采食性。

2.6 提高抗應(yīng)激能力，增強(qiáng)免疫功能

部分酸類對(duì)于機(jī)體抗應(yīng)激以及免疫力的提升有較大幫助。延胡索酸參與并釋放ATP時(shí)間較葡萄糖途徑更少，這使得動(dòng)物體受到應(yīng)激時(shí)對(duì)能量的需求可以得到很好的供應(yīng)，表現(xiàn)出更好的防御能力[18]。延胡索酸添加可防止雛雞各種應(yīng)激所造成的機(jī)體免疫空虛，而其鎮(zhèn)靜功能除了舒緩神經(jīng)中樞，更能減弱機(jī)體熱應(yīng)激造成的損傷。李建平等[19]發(fā)現(xiàn)飼料中加入檸檬酸能明顯增強(qiáng)斷奶仔豬清除自由基以及抗氧化的速度。

3 酸化劑在畜禽上的應(yīng)用

我國(guó)是人口大國(guó)，決定了我們是肉類需求大國(guó)，所以也必須是動(dòng)物養(yǎng)殖大國(guó)。而過(guò)多的追求規(guī)模化，也阻礙了我國(guó)畜牧經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，尤其在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)方面，仍然過(guò)多地依賴抗生素來(lái)促生長(zhǎng)或解決其他問(wèn)題[20]。借鑒歐盟成熟的養(yǎng)殖經(jīng)驗(yàn)，動(dòng)物養(yǎng)殖應(yīng)該更多地通過(guò)營(yíng)養(yǎng)配方手段來(lái)解決問(wèn)題，而非藥物。自2019年國(guó)家農(nóng)業(yè)農(nóng)村部提出2020年全面禁用抗生素以來(lái)，藥物性添加劑行業(yè)面臨生存抉擇，而突破口應(yīng)該就在功能性添加劑上，功能性營(yíng)養(yǎng)添加劑的推廣和應(yīng)用應(yīng)該是未來(lái)的主流趨勢(shì)，酸化劑屬于內(nèi)源性的調(diào)節(jié)性因素，理應(yīng)加大應(yīng)用。

3.1 酸化劑在豬上的應(yīng)用

自20世紀(jì)60年代有研究顯示飼料中乳酸的添加可提升機(jī)體生長(zhǎng)性能以來(lái)，科研鄰域?qū)λ峄瘎┑难芯恳延杉铀峤鉀Q腹瀉發(fā)展到增加飼料轉(zhuǎn)化效率，這對(duì)酸化劑的發(fā)展和復(fù)合酸化劑的出現(xiàn)提供了動(dòng)力基礎(chǔ)。Le Thanh等[21]研究表明日糧加入酸化劑能促進(jìn)仔豬生長(zhǎng)發(fā)育，并對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率有提升作用，且對(duì)其免疫細(xì)胞數(shù)量有一定影響。Tsiloyiannis等[22]將240頭斷奶仔豬隨機(jī)分成8組，2組為抗生素添加組，6組為延胡索酸、乳酸、蟻酸、蘋果酸、檸檬酸以及反丁烯酸添加組，數(shù)據(jù)顯示6組酸化劑對(duì)斷奶仔豬的生長(zhǎng)性能等各方面提升均優(yōu)于2組抗生素添加組。在斷奶后仔豬飼料中加入乳酸及檸檬酸，降低了仔豬斷奶后水腫病的發(fā)病概率[23]。胡光超等[24]研究表明飼料中添加3 g/kg酸化劑復(fù)方制劑，降低了哺乳母豬的子宮炎發(fā)生率，同時(shí)降低母豬便秘發(fā)生率59.17%。究其原因，可能是因?yàn)閺?fù)合型酸化劑改善了哺乳母豬的腸道菌群結(jié)構(gòu)，提升了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率，從而達(dá)到降低便秘，提高生產(chǎn)性能的效果[25]。

3.2 酸化劑在家禽上的應(yīng)用

延胡索酸及檸檬酸廣泛應(yīng)用于家禽飼料。有研究者將酸化劑用于處理感染沙門氏菌雛雞，結(jié)果表明其可大幅減弱沙門氏菌對(duì)雞各個(gè)組織器官的損耗，且能減少機(jī)體炎性反應(yīng)的發(fā)生。徐剛[26]研究報(bào)道了酸化劑與益生菌結(jié)合使用降低肉雞料重比可達(dá)8.57%，所以將酸化劑與微生態(tài)制劑聯(lián)合使用將會(huì)是提升蛋雞營(yíng)養(yǎng)的突破口。雛雞飼料中添加300 g/t的酸化劑，結(jié)果表明其飼料利用率、干物質(zhì)消化率和氮滯留都上升，且肺泡的損傷大幅緩解[27]。

4 影響酸化劑利用效果的因素

4.1 添加種類及劑量

不同酸化劑理化性質(zhì)和生態(tài)學(xué)特征均不同，這也導(dǎo)致了酸化劑的效果也不同。其中延胡索酸對(duì)葡萄球菌、鏈球菌、大腸桿菌等具備滅活性，但對(duì)乳酸菌無(wú)作用；甲酸、丙酸對(duì)沙門氏菌、真菌、梭狀桿菌、芽孢桿菌屬及革蘭氏陽(yáng)性菌等具備較強(qiáng)弱化作用；山梨酸能有效抑制酵母菌及霉菌的生長(zhǎng)，而對(duì)有益微生物生長(zhǎng)無(wú)妨礙[28]。而且不同的動(dòng)物或者同種動(dòng)物在不同生長(zhǎng)階段對(duì)酸化劑的需求是不一樣的[29]。因此，生產(chǎn)實(shí)踐中，充分考慮飼料、動(dòng)物、環(huán)境等各方面因素綜合考慮酸化劑的選擇大有必要。

4.2 飼料原料的酸結(jié)合力

除了機(jī)體腸道自身形成酸堿環(huán)境，飼料就是外源性影響機(jī)體內(nèi)酸堿環(huán)境的最大因素，而酸化效果強(qiáng)弱和飼料原料的酸結(jié)合能力息息相關(guān)。酸結(jié)合力不同，能夠在動(dòng)物體內(nèi)發(fā)揮作用的酸含量就大不一樣，谷物的酸結(jié)合力相較于礦物質(zhì)、高蛋白質(zhì)原料弱，這就意味著當(dāng)谷物占比過(guò)大時(shí)就需要更多的酸化劑添加。飼料中酸化劑的效果很大程度上會(huì)被飼料原料的酸結(jié)合力所影響[30]。因此，在添加酸化劑的時(shí)候應(yīng)該充分考慮飼料原料的酸結(jié)合能力再作添加。

4.3 最適宜的動(dòng)物生長(zhǎng)階段

大量報(bào)道顯示，動(dòng)物幼齡時(shí)使用有機(jī)酸化劑效果更好，成熟動(dòng)物使用效果就差強(qiáng)人意。這主要是因?yàn)槌跎A段的動(dòng)物往往腸道發(fā)育不健全，而且消化系統(tǒng)相關(guān)酶活性不足以消化飼料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[31]，這就需要外源提供各種功能性的添加劑來(lái)輔助其消化吸收，此時(shí)提供酸化劑就能夠最大程度地發(fā)揮出酸化效果。但當(dāng)動(dòng)物發(fā)育成熟后，其自身胃酸分泌足夠消化飼料[32]，再做酸化劑的添加只能起到預(yù)酸化的效果，所以對(duì)外源性的添加劑劑量需求量就會(huì)下降。因此，根據(jù)動(dòng)物生長(zhǎng)階段動(dòng)態(tài)調(diào)整酸化劑劑量，才能達(dá)到以更小的成本獲得最大化效果的目的。

4.4 酸化劑及其他的協(xié)同作用

酸化劑單一添加最大效果就是酸化效果，但酸化劑與其他添加劑合用則會(huì)有不一樣的效果體現(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn)，酸化劑與抗生素、益生素、酶制劑、Cu、Zn等存在相互影響，配合使用可能有更強(qiáng)的酸化效果。報(bào)道顯示，酸化劑加抗生素應(yīng)用于斷奶仔豬飼料，可以優(yōu)化仔豬腸道微生物區(qū)系、提高仔豬免疫力，并且作用效果遠(yuǎn)超僅使用酸化劑或抗生素[33]；而酸化劑與益生素合用可以顯著降低肉雞的胸肌滴水損失并顯著提高腿肌率[34]；李潔云等[35]研究發(fā)現(xiàn)酸化劑與益生菌聯(lián)合使用能夠達(dá)到不影響斷奶仔豬的生產(chǎn)性能的同時(shí)改善其腹瀉率。這充分說(shuō)明酸化劑與其他功能型添加劑的聯(lián)合使用能夠帶來(lái)優(yōu)化的效果，其中具體影響機(jī)制還有待研究。

5 小結(jié)

酸化劑作為一種新型綠色飼料添加劑，不僅具有無(wú)毒、無(wú)殘留、無(wú)副作用，在體內(nèi)迅速參與代謝.對(duì)環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，而且在動(dòng)物飼料中廣泛應(yīng)用，有著明顯提升動(dòng)物生長(zhǎng)性能及飼料利用率的效果。但是，酸化劑還存在許多問(wèn)題，如吸收快、釋放快、腐蝕機(jī)械、效果不穩(wěn)定、價(jià)格高等。所以，尋找到應(yīng)對(duì)各種缺點(diǎn)的復(fù)配方案，以聯(lián)合使用的協(xié)同作用彌補(bǔ)缺點(diǎn)的同時(shí)發(fā)揮出不再單一的營(yíng)養(yǎng)功能，同時(shí)針對(duì)動(dòng)物不同生長(zhǎng)階段以及不同養(yǎng)殖情況進(jìn)一步深入研究酸化劑，將會(huì)全面推進(jìn)酸化劑在畜禽生產(chǎn)上的應(yīng)用。

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