酸化劑的作用機(jī)理及在蛋雞生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)展

何紀(jì)塏 鄒新華 張?jiān)鲇? 許贛榮 熊愛軍 盧秋詠 楊杏萍 倪冬姣

摘? 要：酸化劑作為一種綠色環(huán)保的飼料添加劑，具有改善畜禽腸道健康、提高飼料利用率、改善畜禽生長性能等諸多益處，近年來受到廣泛關(guān)注。本文根據(jù)酸化劑在蛋雞生產(chǎn)方面的研究報(bào)道，從酸化劑的種類、作用機(jī)理及近幾年在蛋雞生產(chǎn)中的應(yīng)用情況進(jìn)行了綜述，并對(duì)酸化劑在應(yīng)用中可能存在的問題進(jìn)行梳理和展望，以期為酸化劑在日后更深入的推廣提供參考。

關(guān)鍵詞：酸化劑；有機(jī)酸；無機(jī)酸；作用機(jī)理；功能；蛋雞

在全面“禁抗”與提倡保護(hù)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的背景下，尋找抗生素的替代物以及如何降低畜禽氮磷排放，減少畜禽飼養(yǎng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的不利影響，是當(dāng)今亟需解決的問題。酸化劑作為一種生態(tài)友好型添加劑，不僅無殘留、無污染，而且能提高畜禽對(duì)飼料的利用率，降低排泄物中的氮磷含量從而達(dá)到減排環(huán)保的目的。此外，酸化劑還具有易吸收、參與動(dòng)物機(jī)體的能量代謝、維持腸道菌群平衡等諸多益處，因此近年來受到了廣大畜牧從業(yè)者的廣泛關(guān)注。

1? 酸化劑的種類

根據(jù)酸化劑的組成可分為單一型酸化劑和復(fù)合型酸化劑；根據(jù)化學(xué)元素的組成則分為無機(jī)酸化劑和有機(jī)酸化劑；根據(jù)形態(tài)可分為液態(tài)酸化劑和固態(tài)酸化劑；根據(jù)加工工藝的不同則可分為包被型酸化劑和未包被型酸化劑。

1.1 無機(jī)酸化劑

無機(jī)酸化劑是由一種或者多種無機(jī)酸共同組成的一類酸化劑，常用的無機(jī)酸包括鹽酸、硫酸、磷酸等。然而，在現(xiàn)代畜牧生產(chǎn)中，目前仍在使用的無機(jī)酸化劑是磷酸或磷酸鹽無機(jī)化合物[1]。無機(jī)酸具有制作成本低的優(yōu)勢(shì)，但是大部分無機(jī)酸由于揮發(fā)性強(qiáng)，容易解離出氫離子，而具有較強(qiáng)的刺激性和酸性。無機(jī)酸揮發(fā)產(chǎn)生的刺激性氣體會(huì)降低畜禽的采食量，酸性較強(qiáng)的無機(jī)酸進(jìn)入畜禽消化道后會(huì)造成消化道內(nèi)容物的pH急劇下降，導(dǎo)致畜禽腸道應(yīng)激，嚴(yán)重的甚至?xí)苽笄菘谇?、食道、消化道，而且無機(jī)酸降低pH的作用只能到達(dá)胃部，腸道后端利用受限，所以無機(jī)酸對(duì)畜禽腸道微生物區(qū)系的調(diào)節(jié)能力相當(dāng)有限[2]。因此，現(xiàn)在畜牧生產(chǎn)中單一型酸化劑中的無機(jī)酸化劑的使用頻率已經(jīng)相當(dāng)?shù)汀?/p>

1.2 有機(jī)酸化劑

有機(jī)酸是指含有羧基的酸性有機(jī)化合物，根據(jù)其作用方式不同可分為能參與機(jī)體自身代謝的有機(jī)酸與能調(diào)節(jié)畜禽腸道微生物區(qū)系、改善腸道健康的有機(jī)酸。乳酸、檸檬酸、蘋果酸、延胡索酸這一類有機(jī)酸，能夠降低畜禽消化道前端腔內(nèi)消化糜的pH，并且能進(jìn)入三羧酸循環(huán)（tricarboxylic acid cycle，TCA），參與動(dòng)物機(jī)體的能量代謝；但是，這類有機(jī)酸只能在胃中發(fā)揮作用，因?yàn)槠渥陨矸肿恿窟^大無法充分解離，所以無法到達(dá)消化道后端即后腸，不能起到抑制有害菌、激活消化酶活性的作用[3]。另一類有機(jī)酸化劑通過降低胃腸道內(nèi)容物pH、破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜、干擾細(xì)菌物質(zhì)代謝和DNA合成等過程達(dá)到抑菌目的，如甲酸、乙酸、丙酸、山梨酸等小分子有機(jī)酸。這類有機(jī)酸能改善畜禽的腸道健康、提高畜禽生產(chǎn)性能、增強(qiáng)免疫力等。與無機(jī)酸化劑相比，有機(jī)酸化劑雖然具有較高的制作成本，但能有效改善畜禽飼料的適口性，提高畜禽體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)吸收轉(zhuǎn)化效率，并有較強(qiáng)的抑菌作用[4]。

1.3 復(fù)合型酸化劑

由于單一型酸化劑的功能不全面，在實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)將不同種類的酸化劑按一定的比例配制成復(fù)合型酸化劑，以達(dá)到綜合不同種類酸化劑優(yōu)勢(shì)的目的。目前，復(fù)合型酸化劑主要分為酸與酸之間復(fù)合以及酸與鹽之間復(fù)合。現(xiàn)今復(fù)合型酸化劑在實(shí)際生產(chǎn)過程中已逐步取代了單一型酸化劑，并廣泛應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)中[5]。

2? 酸化劑的功能及作用機(jī)理

無論是有機(jī)酸還是無機(jī)酸，其功能之一都是通過解離釋放出氫離子來降低環(huán)境pH，以達(dá)到抑菌以及增強(qiáng)動(dòng)物對(duì)飼料消化吸收能力的目的；或是有機(jī)酸解離后產(chǎn)生的羧酸根離子通過參加動(dòng)物機(jī)體內(nèi)的相應(yīng)反應(yīng)達(dá)到維持動(dòng)物機(jī)體動(dòng)態(tài)平衡來增強(qiáng)機(jī)體免疫力的目的。區(qū)別在于無機(jī)酸的離解激烈程度要遠(yuǎn)大于絕大部分的有機(jī)酸，而且有機(jī)酸還能參與機(jī)體內(nèi)TCA循環(huán)以及尿素循環(huán)。

2.1 降低飼料pH，延長飼料儲(chǔ)存期

在飼料中適量添加酸化劑，能降低飼料pH和系酸力，并提高日糧穩(wěn)定性和緩沖力。酸性環(huán)境能有效抑制病原微生物的生長，同時(shí)還能降低油脂氧化酸敗的速度。無機(jī)酸由于無法滲透到細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，其抑菌機(jī)制基本上是通過在動(dòng)物胃腸道內(nèi)解離氫離子，降低細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的pH，破壞細(xì)胞的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，從而抑制病原菌的生長[6]。而有機(jī)酸進(jìn)入畜禽消化道后，除了部分解離產(chǎn)生氫離子來降低消化道內(nèi)容物的pH外，還有一部分以未解離的狀態(tài)通過自由擴(kuò)散方式進(jìn)入宿主和細(xì)菌的細(xì)胞內(nèi)，與細(xì)菌外膜的脂多糖羧基、磷酸基團(tuán)發(fā)生質(zhì)子化反應(yīng)；隨著細(xì)菌外膜中的脂多糖和蛋白質(zhì)組分逐漸解離，細(xì)菌外膜的完整性被破壞，細(xì)菌內(nèi)容物外泄從而導(dǎo)致細(xì)菌死亡，實(shí)現(xiàn)抑菌的目的[7-8]。此外，有機(jī)酸還能通過抑制細(xì)菌內(nèi)部大分子物質(zhì)的合成、增加細(xì)菌內(nèi)部滲透壓來導(dǎo)致細(xì)菌結(jié)構(gòu)破裂等方式達(dá)到抑菌的目的[9]。例如，在飼料中添加一定數(shù)量的丙酸可以降低飼料中霉菌的濃度，防止霉菌污染；而在飼料中添加延胡索酸可以穩(wěn)定飼料中的維生素組分，維持飼料的穩(wěn)定性；山梨酸參與動(dòng)物體內(nèi)的新陳代謝，具有很強(qiáng)的抗氧化能力，是天然防腐劑，可有效防止飼料霉變。

2.2 降低飼料的系酸力

系酸力可用來衡量一款飼料的酸堿度，系酸力越高，說明酸性越弱。系酸力高的飼料進(jìn)入動(dòng)物的胃中，會(huì)逐步提高胃內(nèi)環(huán)境的pH，而胃蛋白酶最適pH是3～5；當(dāng)pH高于5，胃蛋白酶原無法被激活和有效釋放，從而降低了畜禽對(duì)日糧營養(yǎng)物質(zhì)的消化能力[10]。畜禽自身能調(diào)節(jié)消化道內(nèi)容物pH的平衡，為了維持胃內(nèi)pH，畜禽在消化系酸力高的食物時(shí)需要分泌較多的胃酸，這會(huì)增加動(dòng)物自身的負(fù)擔(dān)，尤其是幼齡動(dòng)物，一般胃酸分泌能力較弱，需要系酸力較低的日糧。酸化劑可提供外源性氫離子，減少胃酸分泌，減輕消化道的負(fù)擔(dān)，因而可促進(jìn)飼料的消化[11]。但系酸力也不宜過低，因?yàn)轱暳纤嵝赃^強(qiáng)會(huì)降低其適口性，降低畜禽的采食量，從而影響畜禽的生產(chǎn)性能[12]。

2.3 降低消化道內(nèi)容物pH，增強(qiáng)消化酶活性，改善微生物區(qū)系

酸化劑進(jìn)入畜禽消化道后，通過解離釋放外源性氫離子，可降低胃內(nèi)容物pH，刺激胃壁分泌胃蛋白酶，并激活其活性使其發(fā)揮作用。胃蛋白酶的分泌有利于蛋白質(zhì)的分解，還能刺激十二指腸分泌胰蛋白酶，使蛋白質(zhì)被充分吸收，提高動(dòng)物機(jī)體內(nèi)消化酶的活性，從而提高營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收率。腸道除了是動(dòng)物消化吸收營養(yǎng)物質(zhì)的場(chǎng)所外，還是動(dòng)物體內(nèi)最大的免疫器官，因此消化系統(tǒng)的健康是保證動(dòng)物有良好生產(chǎn)性能的前提，而腸道微生物菌群的平衡對(duì)腸道的健康至關(guān)重要[13]。酸化劑在動(dòng)物體內(nèi)通過降低消化道內(nèi)容物pH，可抑制病原菌的生長，刺激乳酸菌等有益菌的生長。乳酸菌在增殖過程中會(huì)產(chǎn)生大量乳酸，能進(jìn)一步降低消化道腔內(nèi)pH，同時(shí)通過產(chǎn)生一系列生物活性物質(zhì)，與有害菌競(jìng)爭(zhēng)營養(yǎng)物質(zhì)和定植位點(diǎn)，間接起到抑菌作用[14]。

2.4 參與動(dòng)物體內(nèi)的代謝，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)吸收

有機(jī)酸能夠直接參與動(dòng)物機(jī)體的能量代謝、結(jié)構(gòu)重組及酶促反應(yīng)。其中延胡索酸、蘋果酸和檸檬酸是動(dòng)物機(jī)體三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝的中間產(chǎn)物；乳酸、丁酸等有機(jī)酸可以通過糖異生途徑合成葡萄糖，保證機(jī)體的代謝以提供能量。因此在日糧中添加有機(jī)酸能夠促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的代謝。此外，酸性環(huán)境也更利于鈣、磷等微量元素的吸收與沉積，提高畜禽對(duì)微量元素的利用率。同時(shí)，酸性環(huán)境還有利于畜禽對(duì)維生素的吸收與利用[15]。

2.5 增強(qiáng)動(dòng)物的免疫力與抗應(yīng)激能力

有機(jī)酸化劑中的丙酮酸、檸檬酸、蘋果酸、延胡索酸等是動(dòng)物機(jī)體TCA循環(huán)中重要的中間產(chǎn)物。TCA循環(huán)是動(dòng)物體產(chǎn)生能量的主要途徑，而充足的能量供應(yīng)是保證畜禽生長以及維持自身生存的重要條件之一。機(jī)體在應(yīng)激狀態(tài)下可以緊急合成大量的ATP來保證能量代謝，有利于提高動(dòng)物機(jī)體應(yīng)對(duì)外界應(yīng)激的能力[16-17]。乳酸、丁酸等有機(jī)酸也可以通過糖異生等途徑合成葡萄糖，保證畜禽正常的營養(yǎng)供應(yīng)和物質(zhì)代謝，間接影響免疫系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。研究表明，在日糧中添加酸化劑，能顯著提高黃羽肉雞的免疫器官指數(shù)[18]；還有研究表明，磷酸型及乳酸型飼料添加劑能有效提高仔豬血清中IgA、IgG的濃度以及血清中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）的含量[19]。研究表明，延胡索酸釋放腺嘌呤核苷三磷酸，需要的時(shí)間較葡萄糖需要的時(shí)間更短，能夠滿足動(dòng)物機(jī)體發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)時(shí)需要更多能量的需求[20]。

3? 酸化劑在蛋雞生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 酸化劑對(duì)蛋雞生產(chǎn)性能的影響

產(chǎn)蛋量和料蛋比是衡量蛋雞生產(chǎn)性能以及產(chǎn)蛋經(jīng)濟(jì)效益最直觀的指標(biāo)之一。研究表明，在蛋雞日糧或是飲水中添加一定數(shù)量的酸化劑，蛋雞的產(chǎn)蛋性能會(huì)得到一定程度的提高。樊愛芳等研究發(fā)現(xiàn)，蛋雞采食添加了0.1％～0.3％復(fù)合型有機(jī)酸化劑（含有檸檬酸、蘋果酸、丁酸甘油酯、甲酸）的基礎(chǔ)日糧后，雖然產(chǎn)蛋率僅有提高的趨勢(shì)，但是料蛋比卻顯著降低，生產(chǎn)效益得到了提高[21]。陳杰等研究發(fā)現(xiàn)，在基礎(chǔ)日糧中按1.5 g/kg的濃度添加主要成分為檸檬酸、富馬酸、磷酸、甲酸的復(fù)合型酸化劑，能有效降低蛋雞的料蛋比，提高生產(chǎn)效益[22]。于睿等研究發(fā)現(xiàn)，在飲水中添加酸化劑（14％甲酸、14％乙酸、10％乳酸、2.5％丙酸），每隔一天給蛋雞飼喂pH為4的酸化水，能顯著改善32～43周齡蛋雞所產(chǎn)雞蛋的平均蛋重、產(chǎn)蛋率，顯著降低料蛋比[23]。而張雪艷[24]與趙旭[25]發(fā)現(xiàn)，在蛋雞日糧或飲水中添加酸化劑，不會(huì)顯著影響蛋雞的產(chǎn)蛋率、平均日采食量和料蛋比，其原因可能與蛋雞的品種、日齡、酸化劑的種類和添加劑量有關(guān)。

3.2 酸化劑對(duì)蛋品質(zhì)的影響

蛋品質(zhì)的衡量指標(biāo)包括蛋殼厚度、蛋形指數(shù)、蛋殼強(qiáng)度、哈夫單位，蛋品質(zhì)的好壞也是衡量蛋雞生產(chǎn)效益的重要指標(biāo)之一。有研究表明酸化劑對(duì)蛋品質(zhì)具有一定的改善作用。劉艷利等指出，在25周齡羅曼褐殼蛋雞的基礎(chǔ)日糧中分別添加0.05％、0.10％、0.20％的酸化劑，0.05％酸化劑添加劑量組的蛋雞所產(chǎn)雞蛋的蛋殼厚度、蛋殼強(qiáng)度以及蛋殼重量均得到了不同程度的增加[26]。魏艷紅等發(fā)現(xiàn)，在基礎(chǔ)日糧中按250 mg/kg和500 mg/kg的濃度添加包被型復(fù)合酸化劑，能顯著提高蛋雞所產(chǎn)雞蛋的蛋黃指數(shù)以及蛋殼厚度[27]。朱文濤等證明，在蛋雞日糧中添加2％的檸檬酸，可以使蛋重提高2.67％，蛋殼中鈣的含量提高8.11％[28]。Wang等發(fā)現(xiàn)，在蛋雞的基礎(chǔ)日糧中添加苯乳酸，能提高雞蛋的蛋殼強(qiáng)度以及哈夫單位[29]。張雪艷發(fā)現(xiàn)，在日糧中添加丁酸鈣也得到了一致的結(jié)論[24]。而王光富[30]與陳杰[22]等發(fā)現(xiàn)，在日糧中添加有機(jī)酸對(duì)蛋雞所產(chǎn)雞蛋的蛋殼厚度、蛋殼強(qiáng)度、蛋重、蛋白質(zhì)重量和哈夫單位均無顯著影響。各研究結(jié)果的不同可能與試驗(yàn)所用蛋雞的品種、日齡、酸化劑種類、添加劑量、飼喂方式等多種因素有關(guān)。

3.3 酸化劑對(duì)蛋雞血清生化指標(biāo)及抗氧化指標(biāo)的影響

血清生化指標(biāo)能夠反映蛋雞機(jī)體自身的代謝以及對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的利用狀況，而抗氧化能力的強(qiáng)弱則能從側(cè)面反應(yīng)蛋雞的健康狀況，健康狀況良好的蛋雞在面對(duì)氧化應(yīng)激時(shí)能表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗氧化能力以及對(duì)環(huán)境的適應(yīng)力[17]。研究表明日糧中添加酸化劑對(duì)畜禽血清生化指標(biāo)、抗氧化指標(biāo)等均有不同程度的影響。沈家鯤等發(fā)現(xiàn)，在基礎(chǔ)日糧中添加0.2％復(fù)合型酸化劑（主要成分為檸檬酸、磷酸、苯甲酸及有機(jī)酸鹽），可以提高海蘭褐殼蛋雞育雛期的飼料利用率和抗氧化能力，顯著提高生長期后期的免疫水平[31]。李萬軍的研究顯示，在蛋雞飼料中添加復(fù)合型酸化劑可以降低蛋雞血清中乳酸脫氫酶、總蛋白、白蛋白、球蛋白、尿素氮和尿酸的含量，提高血清中堿性磷酸酶、血糖、鈣和磷的含量[32]，說明酸化劑降低了蛋雞血清中蛋白的沉積，提高了蛋雞對(duì)蛋白質(zhì)的利用率；而堿性磷酸酶作為促進(jìn)動(dòng)物機(jī)體生長發(fā)育的重要酶，其活力的提高表明蛋雞體內(nèi)鈣磷的代謝更為頻繁，鈣磷得到了更為充分的利用，這也間接解釋了酸化劑能在一定程度上改善蛋雞所產(chǎn)雞蛋的重量、蛋殼厚度以及蛋殼強(qiáng)度。

3.4 酸化劑對(duì)蛋雞腸道健康的影響

畜禽腸道菌群組成的穩(wěn)定對(duì)維持腸道健康至關(guān)重要，腸道菌群的穩(wěn)態(tài)一旦被破壞則會(huì)影響畜禽對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，從而導(dǎo)致生產(chǎn)性能的下降，而消化道內(nèi)的酸堿環(huán)境對(duì)改善腸道微生物區(qū)系平衡以及胃腸道功能的發(fā)揮有重要作用[33]。有研究表明酸化劑可以降低消化道內(nèi)容物的pH，從而達(dá)到調(diào)控腸道菌群的目的。周嶺等發(fā)現(xiàn)，飼喂復(fù)合型酸化劑能有效降低羅曼粉殼蛋雞輸卵管沙門菌的陽性率[34]。劉艷利等證明，添加酸化劑能顯著提高蛋雞十二指腸食糜中淀粉酶和胰蛋白酶的活性，顯著降低消化道中大腸桿菌的數(shù)量[26]。

3.5 酸化劑對(duì)蛋雞飼養(yǎng)環(huán)境的影響

氨氣是一種刺激性氣體，對(duì)雞健康的危害性很大。氨氣易溶于水的特性導(dǎo)致其很容易附著在雞的呼吸道和消化道的黏膜以及眼結(jié)膜上，導(dǎo)致雞采食困難，引發(fā)呼吸道疾病，降低雞對(duì)細(xì)菌、病毒等的抵抗力，并影響雞的生長和正常代謝[35]。家禽生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氨氣主要由家禽糞便中的尿酸經(jīng)微生物發(fā)酵產(chǎn)生[36]。而尿酸分解產(chǎn)生氨氣的量受多因素的影響，包括介入的微生物種類與數(shù)量、反應(yīng)底物濃度、反應(yīng)條件等。其中雞糞的干物質(zhì)含量、溫度、環(huán)境pH和糞便理化特性是主要影響因素[37]。飼料中的蛋白質(zhì)是尿酸的根本來源，適當(dāng)降低飼料中粗蛋白的水平，能有效減少飼養(yǎng)過程中由糞便分解產(chǎn)生的氨氣。此外有研究表明，當(dāng)pH小于4時(shí)能有效抑制家禽糞便中尿酸分解產(chǎn)生氨氣的過程[38]。因此，酸化處理技術(shù)一方面能提高畜禽對(duì)飼料中蛋白質(zhì)的利用率，減少含氮化合物的排放，從源頭降低氨氣產(chǎn)生的可能；另一方面酸性環(huán)境能夠有效抑制糞便中尿酸分解產(chǎn)生氨氣的反應(yīng)，從而減少氨氣排放，降低氨氣對(duì)環(huán)境的污染。

4? 總結(jié)

在環(huán)保與“禁抗”的時(shí)代背景下，酸化劑因其具有綠色環(huán)保、工業(yè)生產(chǎn)便捷、成本適中的特點(diǎn)而廣受青睞。盡管酸化劑在飼料生產(chǎn)中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，但在添加過程中仍需注意以下問題：首先，要確定添加種類，不同酸化劑的作用機(jī)理、溶解度會(huì)有差異，應(yīng)根據(jù)動(dòng)物種類、生長階段和飼料類型進(jìn)行選擇；其次，要注意添加的濃度，濃度過高有可能會(huì)灼傷動(dòng)物消化道黏膜，破壞飼料的適口性，腐蝕飼料加工設(shè)備；然后，要考慮日糧組成，高蛋白質(zhì)、高系酸力的日糧需要更強(qiáng)的酸度進(jìn)行消化，還要考慮與其他組分的協(xié)同與拮抗作用；最后，還要結(jié)合動(dòng)物健康狀況和現(xiàn)場(chǎng)的飼養(yǎng)管理水平。

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