抗生素替代品二甲酸鉀在養(yǎng)豬業(yè)中的應(yīng)用

鄧 麗 劉保國(guó) 杭柏林,2*

（1河南科技學(xué)院動(dòng)物科技學(xué)院，河南新鄉(xiāng) 453003；2教育部禽類(lèi)預(yù)防醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省動(dòng)物預(yù)防醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/揚(yáng)州大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 225009）

抗生素的使用曾給動(dòng)物養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)很好的經(jīng)濟(jì)效益。但是，隨著抗生素的大量使用，抗生素的不利影響日漸凸顯，嚴(yán)重危害了動(dòng)物和人類(lèi)的健康以及生態(tài)環(huán)境。許多國(guó)家已經(jīng)逐漸禁止抗生素作為添加劑應(yīng)用到飼料中。因此，抗生素替代品成為必然選擇。2001年，歐洲批準(zhǔn)二甲酸鉀（Potassium diformate，又名雙甲酸鉀）可作為飼料添加劑使用，我國(guó)于2005年批準(zhǔn)。我國(guó)是生豬養(yǎng)殖大國(guó)，豬肉產(chǎn)量和豬肉消費(fèi)量均名列世界前茅。促進(jìn)生豬健康生產(chǎn)對(duì)維護(hù)食品的數(shù)量安全與質(zhì)量安全具有重要意義。本文主要就抗生素替代品二甲酸鉀在養(yǎng)豬業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行介紹，希望為養(yǎng)豬從業(yè)人員提供一些參考。

1 二甲酸鉀的理化特性

二甲酸鉀由甲酸和甲酸鉀通過(guò)氫鍵連接而構(gòu)成，分子式為C2H3KO4，分子質(zhì)量為130.1411。二甲酸鉀為白色結(jié)晶性粉末、易溶于水、具有吸濕性、味酸、熔點(diǎn)為109℃，在高溫下易分解。二甲酸鉀在酸性條件下穩(wěn)定，但在中性和堿性條件下可解離成甲酸和甲酸鉀。

2 二甲酸鉀的制備

二甲酸鉀的制備主要是人工合成，方法主要有：甲酸—甲酸鉀法、甲酸—氧化鉀法、甲酸—碳酸鉀/氫氧化鉀法以及甲酸甲酯—碳酸鉀/氫氧化鉀法。目前主要傾向于綠色合成二甲酸鉀。提高合成效率、降低生產(chǎn)成本對(duì)二甲酸鉀的應(yīng)用具有重要意義[1]。

3 二甲酸鉀的安全性

二甲酸鉀可分解為甲酸鉀和甲酸，在自然界和動(dòng)物腸道中能夠完全被生物降解，在動(dòng)物體內(nèi)無(wú)殘留。作為豬的飼料添加劑時(shí)，二甲酸鉀在建議使用劑量?jī)?nèi)對(duì)豬沒(méi)有不良影響。二甲酸鉀對(duì)小鼠的急性毒性水平非常低，且無(wú)遺傳毒性。二甲酸鉀還能減少動(dòng)物的氮磷排泄，這有利于環(huán)境保護(hù)。

4 二甲酸鉀的作用機(jī)理

4.1 調(diào)節(jié)動(dòng)物消化道pH值

二甲酸鉀在弱堿性環(huán)境中分解并釋放出H+，H+能降低pH值。二甲酸鉀進(jìn)入動(dòng)物腸道后，解離出H+，降低腸道環(huán)境的pH值[2,3]。

4.2 改善動(dòng)物腸道菌群

二甲酸鉀可改善動(dòng)物的腸道菌群。在斷奶仔豬日糧中添加不同劑量的二甲酸鉀，可明顯降低仔豬腸道中大腸桿菌等有害菌的數(shù)量，但對(duì)乳酸桿菌等有益菌無(wú)抑制作用[4,5]。

4.3 提高養(yǎng)分的消化利用率

pH值降低可促進(jìn)動(dòng)物胃腸道消化酶的分泌[6]。胃內(nèi)pH值降低可促進(jìn)胃蛋白酶原和胃蛋白酶的分泌，進(jìn)而提高動(dòng)物體對(duì)日糧中養(yǎng)分的消化吸收，從而促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)。二甲酸鉀在腸道內(nèi)解離后釋放的鉀離子可提高賴(lài)氨酸的利用率[7]。腸道微生物在代謝過(guò)程中產(chǎn)生氨、多胺類(lèi)、揮發(fā)性脂肪酸等物質(zhì)，從而增加了腸道中養(yǎng)分的消耗，而二甲酸鉀可抑制微生物生長(zhǎng)，降低腸道中微生物的數(shù)量，也就降低了腸道微生物對(duì)養(yǎng)分的消耗，換言之，即可供動(dòng)物利用的養(yǎng)分增加了，進(jìn)而表現(xiàn)為提高了飼料的消化利用率，亦促進(jìn)了動(dòng)物生長(zhǎng)。

4.4 抑制微生物生長(zhǎng)

二甲酸鉀進(jìn)入消化道后，分解形成的甲酸穿透菌體的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，在細(xì)菌胞內(nèi)產(chǎn)生H+，在胞內(nèi)形成低pH值環(huán)境，破壞細(xì)菌的胞內(nèi)酶（如脫羧酶和過(guò)氧化氫酶）活性和養(yǎng)分運(yùn)輸系統(tǒng)，從而影響胞內(nèi)蛋白和核酸的代謝，而且分解形成的甲酸根能在細(xì)菌胞外分解細(xì)胞壁上的蛋白，從而抑制菌體細(xì)胞壁的形成，最終抑制微生物的生長(zhǎng)。

5 二甲酸鉀在養(yǎng)豬生產(chǎn)上的應(yīng)用

5.1 促進(jìn)飼料消化，提高生產(chǎn)性能

在豬的日糧中添加二甲酸鉀，可促進(jìn)豬的飼料消化率、提高采食量、改善料重比，進(jìn)而促進(jìn)豬的生長(zhǎng)。李俊波等[8]在斷奶仔豬日糧中添加二甲酸鉀，結(jié)果提高了日糧中粗蛋白的表觀消化率。黃建華等[9]在斷奶仔豬日糧中添加二甲酸鉀，結(jié)果提高了日增重和飼料轉(zhuǎn)化率。在斷奶后1～42 d仔豬飼料中添加二甲酸鉀，可提高日增重、采食量以及飼料報(bào)酬，前期主要表現(xiàn)在促進(jìn)生長(zhǎng)和改善飼料報(bào)酬，后期主要表現(xiàn)在促進(jìn)生長(zhǎng)[10]。宋之波等[11]在泌乳母豬中添加二甲酸鉀，結(jié)果降低了母豬泌乳體重?fù)p失，提高了母豬的生產(chǎn)性能。Overland等[12]在母豬日糧中添加二甲酸鉀，結(jié)果增加了妊娠期母豬背膘厚度，稍微提高了仔豬出生重和平均日增重，顯著提高了仔豬斷奶重，并提高了母豬分娩12 d后的乳脂率。但是，二甲酸鉀在日糧中并非添加量越高效果就越好。李俊波等[8]在斷奶仔豬日糧中添加高劑量的二甲酸鉀，結(jié)果豬的生產(chǎn)性能有降低趨勢(shì)。

功能基因表達(dá)與動(dòng)物生長(zhǎng)有著密切的關(guān)系。二甲酸鉀能調(diào)控部分功能基因的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控豬只生長(zhǎng)。周亞麗[13]在28日齡斷奶仔豬日糧中添加1%二甲酸鉀，短期（2周）試驗(yàn)結(jié)果顯示，添加二甲酸鉀組顯著下調(diào)了仔豬垂體中生長(zhǎng)激素受體（GHR）mRNA的表達(dá)，顯著上調(diào)了肝臟中胰島素樣生長(zhǎng)因子-1（IGF-1）、胰島素樣生長(zhǎng)因子-1受體（IGF-1R)、果糖-1,6-二磷酸酶（FBP1）和下丘腦中IGF-1R等相關(guān)mRNA的表達(dá)；長(zhǎng)期（5周）試驗(yàn)結(jié)果顯示，添加二甲酸鉀組顯著提高了仔豬垂體中生長(zhǎng)激素（GH）和肝臟中IGF-1R、葡萄糖-6-磷酸酶（G6PC）、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PCK1）和FBP1等mRNA的表達(dá)。夏雙雙[14]在28日齡斷奶仔豬日糧中添加1%二甲酸鉀，短期（2周）試驗(yàn)結(jié)果顯示，添加二甲酸鉀組顯著降低了斷奶仔豬胃底黏膜組織中生長(zhǎng)抑素（SS）、生長(zhǎng)素（ghrelin）和膽囊收縮素（CCK）等mRNA的表達(dá)，提高質(zhì)子泵（H+-K+-ATPase）mRNA的表達(dá)；長(zhǎng)期（5周）試驗(yàn)結(jié)果顯示，添加二甲酸鉀組顯著提高了胃底黏膜生長(zhǎng)素和質(zhì)子泵等mRNA的表達(dá)，顯著降低了生長(zhǎng)抑素和膽囊收縮素等mRNA的表達(dá)。

動(dòng)物腸道發(fā)育可影響動(dòng)物的生長(zhǎng)。張仁明[15]在斷奶仔豬日糧中添加二甲酸鉀，結(jié)果提高了十二指腸、空腸和回腸的絨毛高度，增加十二指腸、空腸和回腸的重量，稍微提高小腸中淀粉酶、胰蛋白酶和脂肪酶的活性，有利于提高小腸的消化吸收能力。

5.2 改善胴體品質(zhì)

日糧中添加二甲酸鉀可改善豬的胴體品質(zhì)。Overland等[16]在豬日糧中添加二甲酸鉀，結(jié)果顯示添加二甲酸鉀組顯著降低了胴體脂肪率，提高了豬的腿部、側(cè)腹、腰部、頸部、肩部的瘦肉率。陳明劍等[17]研究發(fā)現(xiàn)，二甲酸鉀可以減少PSE肉（肌肉顏色蒼白、質(zhì)地松軟無(wú)彈性、汁液滲出，是劣質(zhì)肉的主要特征）的發(fā)生率，認(rèn)為可能是從二甲酸鉀中解離出的鉀離子發(fā)揮的作用，因?yàn)殁涬x子是細(xì)胞內(nèi)液中重要的陽(yáng)離子，能調(diào)節(jié)滲透壓和酸堿平衡，具有維持細(xì)胞和組織的儲(chǔ)水能力。

5.3 調(diào)控腸道菌群，提高免疫力，防治仔豬腹瀉

二甲酸鉀能改善消化道微生物區(qū)系，抑制有害微生物繁殖，促進(jìn)有益微生物增殖。Canibe等[18]在豬日糧中添加二甲酸鉀，結(jié)果添加二甲酸鉀組降低了糞便、胃、小腸末端、盲腸和大腸中部食糜中總厭氧菌、乳酸桿菌的數(shù)量。Overland等[16]在生長(zhǎng)育肥豬日糧中添加二甲酸鉀，結(jié)果降低了十二指腸、空腸和直腸中大腸桿菌的數(shù)量。Papenbrock等[19]在斷奶仔豬日糧中添加二甲酸鉀，結(jié)果降低了消化道中大腸桿菌的數(shù)量和排泄物中沙門(mén)氏菌的數(shù)量。黃建華等[20]在斷奶仔豬日糧中添加二甲酸鉀，結(jié)果降低了腸道中大腸桿菌數(shù)量，提高了乳酸桿菌數(shù)量，乳酸桿菌與大腸桿菌的比值顯著提高近1倍。

二甲酸鉀能改善機(jī)體的免疫性能指標(biāo)，進(jìn)而增強(qiáng)機(jī)體的抗病力。張翠等[21]在斷奶仔豬日糧中添加二甲酸鉀，結(jié)果明顯提高了血清中IgA、IgM和IgG的含量。IgA、IgM、IgG為動(dòng)物體的免疫球蛋白，對(duì)動(dòng)物機(jī)體免疫力和抗病力具有重要貢獻(xiàn)。

仔豬斷奶后因日糧改變常出現(xiàn)腹瀉癥狀。二甲酸鉀具有抗菌、殺菌、降低腸道有害菌的作用，可防治豬的一些細(xì)菌性疾病。陳林生等[22]、李兆勇等[23]和李夢(mèng)嬌等[5]在仔豬日糧中添加二甲酸鉀，結(jié)果降低了仔豬的腹瀉率。武書(shū)庚等[24]在仔豬飼料中添加二甲酸鉀，結(jié)果顯著降低了仔豬的腹瀉率，且在治療過(guò)程中發(fā)現(xiàn)二甲酸鉀與抗生素沒(méi)有拮抗作用，并有一定的協(xié)同作用。

6 展望

近年來(lái)，養(yǎng)殖行業(yè)一直提倡綠色“無(wú)抗”養(yǎng)殖。從2020年7月起，我國(guó)已經(jīng)禁止在動(dòng)物飼料中添加抗生素。二甲酸鉀是一種有機(jī)酸制劑，具有較高的安全性，是抗生素的理想替代品。在歐盟和中國(guó)均已被批準(zhǔn)可作為飼料添加劑使用。二甲酸鉀能促進(jìn)豬只生長(zhǎng)、提高飼料利用率、降低仔豬腹瀉率、增強(qiáng)豬的免疫力、改善母豬的產(chǎn)仔性能。因此，二甲酸鉀在養(yǎng)豬生產(chǎn)中必將能夠得到更加廣泛地應(yīng)用。