二甲酸鉀的應(yīng)用及其替代抗生素的研究進(jìn)展

唐茂妍，池樹宏，吳海坤，馬 鑫

（1.廣州市江豐生物科技有限公司，廣州 510945；2.天津牧豐飼料有限公司，天津 300380）

2001年7月，歐盟首次批準(zhǔn)了FORMI?LHS[由BASF和Norsk Hydro聯(lián)合開發(fā)，主要成分為二甲酸鉀（KDF）]，為豬飼料抗生素促生長劑的替代品[Commission Reg.（EC）No.1334/2001]。自此，二甲酸鉀引起了營養(yǎng)學(xué)界和養(yǎng)殖界的廣泛關(guān)注與深入研究。

1 二甲酸鉀的特性

商品二甲酸鉀通常為白色或微黃色的結(jié)晶性粉末，無刺激性氣味，易溶于水，極易吸濕。KDF由一分子甲酸和一分子甲酸鉀通過氫鍵相連，水溶液呈酸性，在酸性條件下穩(wěn)定，在中性或偏堿性條件下易分解成甲酸鹽和甲酸[1]。與甲酸相比，KDF具有刺激性小，腐蝕性低，在飼料中易添加等優(yōu)勢。

2 二甲酸鉀對畜禽養(yǎng)殖的影響

通常認(rèn)為二甲酸鉀的作用是甲酸鹽和甲酸的協(xié)同效應(yīng)?，F(xiàn)有的關(guān)于二甲酸鉀對畜禽生產(chǎn)的影響主要集中在生產(chǎn)性能、腹瀉率、消化道微生物區(qū)系、食糜pH的研究上。

2.1 二甲酸鉀在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

自歐盟發(fā)布二甲酸鉀作為抗生素促生長劑的替代品以來，研究者做了大量試驗驗證KDF對于斷奶仔豬、生長豬和母豬生產(chǎn)性能、腹瀉率、生化指標(biāo)等的影響。結(jié)果多數(shù)試驗認(rèn)為，KDF對豬生長有正面效應(yīng)，也有少數(shù)試驗發(fā)現(xiàn)KDF對所選定的試驗動物生長指標(biāo)無顯著影響。研究發(fā)現(xiàn)，KDF添加量、動物品種和日糧類型是造成這一差異的主要原因。

2.1.1 對豬生產(chǎn)性能的影響

以斷奶仔豬為目標(biāo)動物的試驗中，多數(shù)試驗結(jié)果表明適量的二甲酸鉀可顯著改善仔豬日增重和飼料效率，但對采食量的影響不大。楊祿良等在含復(fù)合抗生素的商品仔豬（35日齡斷奶，杜×長×大三元雜交）日糧中添加不同梯度二甲酸鉀（0.5%、1.0%和1.5%），隨著日糧中二甲酸鉀添加量增加，仔豬日增重提高，但1.0%和1.5%二甲酸鉀組間日增重并無顯著差異（P＞0.05）[2]。這與武書庚等的研究結(jié)果相似，二甲酸鉀改善了仔豬日增重和料重比，尤其在飼養(yǎng)前期效果明顯[3]。聞愛友等在21日齡斷奶仔豬日糧中添加二甲酸鉀（0、0.6%、1.2%、1.8%），仔豬平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率逐步改善，并且添加量以1.2%為宜[4]。Paulicks等試驗表明，不論日糧能量水平高低，添加二甲酸鉀產(chǎn)品Formi LHS（1.8%）均可提高仔豬飼料轉(zhuǎn)化效率，降低仔豬腹瀉率[5]。李兆勇等選用體重相近（28±2日齡）三元雜交仔豬，考查不同梯度二甲酸鉀對常規(guī)酸化劑和抗生素的替代效果，發(fā)現(xiàn)斷奶仔豬日糧中添加二甲酸鉀0.6%具有復(fù)合酸化劑的促生長效果；斷奶仔豬日糧中添加二甲酸鉀（＞1.0%）可以起到酸化劑和抗生素的雙重作用[6]。黃建華等以21日齡斷奶的杜×長×大三元雜交仔豬為試驗動物，日糧中梯度添加二甲酸鉀（0.7%、1.1%、1.5%），結(jié)果表明二甲酸鉀1.1%和1.5%組仔豬日增重分別比對照組提高4.9%和5.4%，飼料轉(zhuǎn)化效率分別提高2.8%、3.4%[7]。李夢嬌等在28日齡斷奶仔豬日糧中添加二甲酸鉀10 g·kg-1，發(fā)現(xiàn)試驗期末KDF組仔豬體重分別比基礎(chǔ)日糧組和抗生素組（硫酸粘桿菌素16.6 mg·kg-1+吉他霉素45 mg·kg-1+喹乙醇83 mg·kg-1）仔豬提高了9.9%和8.0%（P＜0.05）[8]。

二甲酸鉀在肥育豬上也取得正向效果。董殿元等以杜×長×大三元肥育豬（體重62.33±1.45 kg）比較了KDF和黃霉素的使用效果，發(fā)現(xiàn)KDF組和黃霉素組仔豬在試驗期末體重、日增重和料重比均與對照組差異顯著；KDF組和黃霉素組仔豬在這三個指標(biāo)上則未見顯著差異[9]。

二甲酸鉀與其他添加劑的聯(lián)合使用也有協(xié)同效應(yīng)。翟振亞等試驗結(jié)果表明，二甲酸鉀與凝結(jié)芽孢桿菌聯(lián)合使用（1%+200 g·t-1），仔豬的日增重和料重比顯著優(yōu)于抗生素組和二甲酸鉀單獨使用組；并且1%二甲酸鉀組仔豬血清IgM含量顯著高于抗生素組[10]。

2.1.2 對豬消化道微生物和腹瀉率的影響

二甲酸鉀可優(yōu)化消化道菌群結(jié)構(gòu)和數(shù)量，但不同試驗所得最適添加量不同。KDF對于消化道菌群的影響研究為其替代抗生素提供了理論基礎(chǔ)。在斷奶仔豬日糧中添加二甲酸鉀可同時降低消化道食糜和糞便中大腸桿菌、乳酸菌和酵母菌數(shù)量，表明二甲酸鉀可抑制腸道微生物的生長和代謝，這與抗生素的作用機(jī)理類似[4,11-12]。武書庚等研究認(rèn)為，二甲酸鉀與抗生素?zé)o頡頏作用，在降低腹瀉和死亡率以及抵抗疾病方面有一定協(xié)同效應(yīng)[2]。含復(fù)合抗生素的仔豬（35日齡斷奶，杜×長×大三元雜交）日糧中添加不同梯度二甲酸鉀（0.5%、1.0%和1.5%），結(jié)果發(fā)現(xiàn)二甲酸鉀1.0%和1.5%組仔豬腹瀉率顯著低于0.5%組[2]。黃建華等在21日齡斷奶的杜×長×大仔豬日糧中添加二甲酸鉀（0.7%、1.1%、1.5%），發(fā)現(xiàn)低添加組仔豬消化道乳酸桿菌顯著提高，高添加組（1.5%）仔豬消化道大腸桿菌數(shù)顯著降低，可見KDF與抗生素合理搭配能改善消化道菌群平衡[13]。也有研究認(rèn)為KDF比抗生素更有利于仔豬建立健康的腸道菌群，在斷奶后1周，抗生素組（硫酸粘桿菌素16.6 mg·kg-1+吉他霉素45 mg·kg-1+喹乙醇83 mg·kg-1）仔豬直腸內(nèi)容物的乳酸桿菌顯著低于對照組，而KDF組與對照組無差異；斷奶后第1、2和5周抗生素組和KDF組仔豬直腸內(nèi)容物中腸桿菌含量均顯著低于基礎(chǔ)日糧組[8]。

除了與抗生素的搭配使用和替代試驗之外，KDF與飼料加工工藝結(jié)合也取得良好作用效果，二甲酸鉀有降低腸道大腸桿菌的趨勢，而飼料粗粉碎有增加腸道乳酸桿菌的趨勢，粗粉碎飼料同時添加KDF可降低糞便中的沙門菌以及在豬群中的感染率[14]。

單層平板擴(kuò)散實驗以及液體培養(yǎng)法體外抑菌實驗結(jié)果表明，不同KDF添加量均有明顯抑菌效果，但從經(jīng)濟(jì)實用的角度考量，飼料中添加0.1%較為適宜[15]。

2.2 二甲酸鉀在雞生產(chǎn)中的應(yīng)用

二甲酸鉀對于禽類生產(chǎn)性能的影響效果不一。戶陸女等比較二甲酸鉀與苯甲酸、山梨酸在黃羽肉雞生產(chǎn)中的使用效果，發(fā)現(xiàn)二甲酸鉀對試驗雞生長性能無顯著影響，而日糧中添加苯甲酸（6 g·kg-1）顯著降低肉雞日增重和日采食量，并顯著降低肉雞腹脂率，日糧中添加山梨酸（6 g·kg-1）顯著提高肉雞的飼料轉(zhuǎn)化效率[16]。Mikkelsen等在Cobb肉公雛中的試驗結(jié)果也表明，在未攻毒和攻毒的情況下，KDF對日增重和飼料轉(zhuǎn)化率均無顯著影響[17]。而Ragaa等在1日齡肉仔雞日糧中添加二甲酸鉀5 g·kg-1，肉雞體增重增加，料重比降低[18]。

日糧中添加KDF可改善部分肌肉品質(zhì)指標(biāo)[18]。二甲酸鉀可提高肉仔雞屠宰率、胸肌率和腿肌率，有降低胸肌和腿肌pH的趨勢，顯著提高肌肉系水力（P＜0.05），但對肌肉乳酸脫氫酶和琥珀酸脫氫酶活性無顯著影響（P＞0.05）[16]。

在日糧中添加二甲酸鉀2.25和4.50 g·kg-1可顯著降低壞死性腸炎引起的肉雞死亡率；攻毒15 d時KDF并未表現(xiàn)出對空腸產(chǎn)氣莢膜梭菌的抑制效果，攻毒35 d后，與負(fù)對照組相比，二甲酸鉀4.50 g·kg-1組空腸產(chǎn)氣莢膜梭菌和大腸桿菌的數(shù)量顯著降低（P＜0.05）[17]。

2.3 二甲酸鉀在水產(chǎn)動物中的應(yīng)用

二甲酸鉀可顯著改善南美白對蝦的體重和生產(chǎn)力指數(shù)（P＜0.05）[19]。鯰魚餌料中添加二甲酸鉀0.2%，連續(xù)飼喂32周，可顯著提高鯰魚的增重、飼料效率以及蛋白質(zhì)效率，死亡率顯著降低[20]。尼羅羅非魚（初始重53.49±6.15 g）餌料中添加KDF（0.2%和0.3%）可提高其采食量、增重、特定生長率、餌料轉(zhuǎn)化效率、蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化率及表觀蛋白質(zhì)消化率；并且0.3%二甲酸鉀有改善腸道菌群的趨勢，攻毒后添加KDF可有效降低羅非魚的累積死亡率，這種對疾病的抵抗力呈現(xiàn)劑量效應(yīng)[21]。梁超等試驗表明，二甲酸鉀對刺參有顯著的促生長效果，以特定生長率（SGR）為指標(biāo)，利用折線模型確定刺參飼料中二甲酸鉀的最適添加量為0.806%；餌料中添加二甲酸鉀1.0%或1.2%，顯著提高了刺參體腔細(xì)胞的吞噬活性及活性氧產(chǎn)量[22]。當(dāng)飼料中添加二甲酸鉀0.4%～1.2%時，刺參腸道弧菌數(shù)顯著低于對照組；并且攻毒時的累計發(fā)病率顯著低于對照組和KDF0.2%組（P＜0.05）[22]。

3 二甲酸鉀作用機(jī)理研究

夏雙雙等在28日齡斷奶仔豬日糧中添加KDF 1%，顯著降低仔豬胃黏膜中生長抑素（SS）和膽囊收縮素（CCK）的mRNA相對表達(dá)量，提高了質(zhì)子泵（H+-K+-ATPase）mRNA表達(dá)量，而胃泌素mRNA水平?jīng)]有變化[23]。研究表明，KDF能夠通過調(diào)節(jié)胃黏膜中基因表達(dá)來影響仔豬胃酸分泌功能。周亞麗等研究結(jié)果表明，二甲酸鉀顯著下調(diào)了垂體中生長激素受體（GHR）的表達(dá)，顯著上調(diào)下丘腦中胰島素樣生長因子-Ⅰ受體（IGF-ⅠR）、肝臟中胰島素樣生長因子（IGF-Ⅰ）、IGF-ⅠR、磷酸稀醇式丙酮酸羧激酶（PCKI）和果糖-1,6-二磷酸酶（FBPl）mRNA的表達(dá)，這可能與二甲酸鉀調(diào)控仔豬生長機(jī)能有關(guān)[24]。字正浩從消化道微生物種類與含量變化以及菌群多樣性分析，發(fā)現(xiàn)KDF可改變致病菌生存環(huán)境，減少消化道有害菌的過度增殖，但不影響乳酸桿菌生長[25]。此種不同于抗生素的抑菌機(jī)制有助于建立更健康的消化道微生物區(qū)系，從而促進(jìn)動物生長及降低腹瀉發(fā)生。

4 二甲酸鉀的應(yīng)用前景

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部已明確宣布至2020年底，所有飼料中禁止使用藥物飼料添加劑。因而“減抗/替抗”的相關(guān)技術(shù)成為研究熱門，特別是有抑菌殺菌作用的添加劑如何與其他飼料成分合理搭配成為研究重點。二甲酸鉀作為一種化學(xué)結(jié)構(gòu)簡單、可在體內(nèi)最終分解代謝的有效抑菌物質(zhì)，在畜禽飼料中的應(yīng)用具有廣闊前景[26-28]。