飼料酸化劑的選擇

cheng_zhang · 發表于 2007-4-19 13:40:40

根據功能來選擇最佳的飼料酸化劑

　　近年來，酸化劑作為高效、無污染、無殘留的飼料添加劑，與益生素、酶制劑、香味劑等并列為新型的綠色飼料添加劑，飼料酸化劑的應用也日益普遍。目前，酸化劑已被廣泛應用于仔豬飼料、家禽飼料、青貯飼料等領域，效果顯著，但仍存在一些問題，如有些酸化劑使用效果還不穩定、添加劑量大、成本高、制成預混料不方便、飼料中的一些堿性物質常中和一部分添加的酸、在胃中吸收速度過快、抑制胃酸分泌和胃功能的正常發育、易吸濕結塊、腐蝕加工機械、運輸設備等。
　　目前國內外市場上的酸化劑產品很多，根據不同的分類方法可以分為：有機酸和無機酸、單一酸和復合酸。其中復合酸可能是復合有機酸或者是有機與無機復合酸。有機酸可以分為大分子有機酸（乳酸CH3CH(OH)COOH，分子量90；檸檬酸C3H4-OH-(COOH)3，分子量192；延胡索酸COOHCH=CHCOOH，分子量116；山梨酸CH3CH=CHCH=CHCOOH，分子量112）和小分子有機酸（甲酸CH2O2，分子量46；乙酸C2H4O2，分子量60；丙酸C3H6O2，分子量74；丁酸CH3(CH2)2COOH，分子量88）。無機酸主要正磷酸。酸化劑產品質量的優劣，不僅與其活性成分及含量有非常密切的關系，也受到生產工藝等因素的很大影響。如何從眾多同類產品中選擇好的酸化劑，是令飼料生產和動物生產者頭疼的問題。
　　筆者認為，要選擇好的酸化劑產品，首先要對酸化劑所應該具有的功能有比較清楚的認識，另外也要對各種產品有比較清楚客觀的認識，這樣才能有的放矢。
　　1. 酸化劑應該具有的功能：
　　1) 降低飼料pH值和酸結合力，促進胃內酶原活化
　　飼料及原料酸結合力的定義為使100g飼料（原料）pH值降至4.0時所需鹽酸的毫摩爾數，也有人把它定義為使1kg飼料pH值降低至3.0時所需鹽酸的毫克量。而對所有仔幼動物來說，為100g飼料的pH值降低至動物胃內最適范圍的鹽酸毫克當量。酸結合力越高的飼料，在胃內結合的游離酸就越多，造成的胃內pH升高也越多。眾所周知，胃內一些重要的酶原如胃蛋白酶原需要胃酸來激活后才具有催化活性。酸結合力高的飼料就會影響酶原的激活，導致胃內消化酶活性低，影響飼料中營養特別是蛋白質的消化。另外，當胃內pH較高時，胃內酸度達不到滅菌要求，飼料中附著的大腸桿菌等微生物進入小腸，能夠在小腸中繁殖(Sissons等1989)。并且，未消化的胃內容物為大腸桿菌生長提供了良好的培養基條件。
　　研究表明，除了礦物原料外，飼料原料的酸結合力與它的蛋白含量有很高的正相關（R2>0.8）,也就是說，蛋白含量高的原料一般來說它的酸結合力也高。這對于幼齡動物及高生產性能動物來說影響很大，因為這些動物的飼料中必須含較高蛋白以滿足機體需要。幼齡動物胃內泌酸力往往不足，很容易受到具有很高的酸結合能力的高蛋白飼料沖擊，從而影響了動物的消化生理功能，進而導致以采食量低和腹瀉為主要特征的綜合癥，嚴重影響了動物生產性能。另外，礦物原料，特別是鈣源和磷源原料的酸結合力非常高。蛋雞料中因為含鈣原料的大量使用而具有很高的酸結合力，嚴重影響的蛋雞對飼料的消化。
　　飼料酸化劑必須具有的一個主要功能就是降低飼料pH值和酸結合力，以提高消化酶活性或激活一些重要的酶。酸化劑降低pH值和酸結合力的能力取決于所用的酸的解離度和分子量。無機酸具有很高的解離度，而且速度快，所以能夠快速降低飼料及胃內pH值。而有機酸的解離度比較低，所以降低pH值的能力比無機酸低，但解離速度慢，所以作用時間更長。
　　雖然無機酸具有較強的酸性及較低的添加成本，但研究和實際應用表明無機酸的作用效果并不如有機酸。一方面，胃內pH值得急劇降低會破壞胃粘膜功能甚至灼傷胃粘膜，抑制胃酸分泌和胃功能的正常發育；另一方面，無機酸可能給飼料帶來不良味道，降低了飼料的適口性；另外，無機酸還可能破壞日糧的電解質平衡，引起采食量下降，從而嚴重影響飼料報酬及動物生長。
　　大分子有機酸如檸檬酸、乳酸、延胡索酸等，因為分子量比較大，單位重量酸分子所能解離出的氫離子就少。所以它們在降低pH值和飼料酸結合力方面的效力就比小分子有機酸更低。有些大分子有機酸是所謂的多元酸，即理論上一個酸分子能解離出幾個氫離子，但多元酸的二級以上的解離是非常困難的，通常解離度非常小，所以實際上飼料中的有機酸只能進行一級解離。
　　因此，從降低飼料pH值和酸結合力的目的來說，小分子有機酸作用效果比無機酸和大分子有機酸更好。
　　2）酸化劑應促進腸道微生態平衡，預防動物腸道病原微生物疾病。
　　平衡穩定的微生態環境對防止動物疾病很重要。幾種病原菌生長的適宜pH值都中性偏堿，如大腸桿菌適宜pH值為6.0-8.0，鏈球菌為6.0-7.5，葡萄球菌為6.8-7.5，梭狀芽孢桿菌為6.0-7.5，而乳酸桿菌等適宜于酸性環境生殖。因此，酸化劑通過降低胃腸道pH值可抑制有害微生物繁殖，減少營養物的消耗和細菌毒素的產生，同時促進有益菌的增殖。
除了降低腸道pH值外，有機酸還有另一種殺滅病原菌的作用機理。有機酸進入動物胃腸道內后有一部分解離產生氫離子，從而降低pH值，而另外一部分則不解離而是以分子形式存在。只有這部分以分子形式存在的有機酸能通過細菌的細胞膜而進入到細菌內部。在細菌細胞內pH值為中性，所以有機酸分子會在此解離產生氫陽離子和羧根負離子。氫陽離子會降低細菌細胞內pH值，而細菌要維持正常的生命就必須將細胞內pH值保持在7.0左右，因此細菌細胞要通過H+-ATP泵將氫陽離子排到細胞外，這個過程消耗大量的能量（ATP），從而使得細菌失去活力。另一方面，羧根負離子可以抑制細菌細胞核內的DNA和蛋白質的合成過程使得細菌不能繁殖下一代(Stratford & Anslow, 1998 ；Russel & Diez-Gonzales, 1998 ；Roe et al., 1998)。因此酸化劑的直接殺菌效果取決于酸的解離程度，解離程度越低的酸殺菌效果越強，解離程度越高的酸直接殺菌效果越差。一般來說，無機酸（如磷酸）的解離程度很高，因此其直接的殺菌作用差；有機酸解離程度低，殺菌效果則相對較強。而有機酸當中不同的有機酸的殺菌作用也存在差異，其中檸檬酸、乳酸因解離程度比其它有機酸高而殺菌效果較差，甲酸、乙酸、丙酸的殺菌效果較好。因此甲酸、乙酸、丙酸是比較理想的具有殺菌作用的有機酸。另外酸化劑的作用還取決于酸的濃度和分子數，濃度越高，分子數越多，其作用效果越好，因此大分子有機酸的殺菌效果比較差。
無機酸通過降低腸道pH可以抑制部分細菌生長，但是因為無機酸解離速度快，其作用難以到達腸道后段，所以無機酸的實際抑菌效果不好。而大分子有機酸因為分子較大，難以進入細菌細胞內部，所以大分子有機酸的抑菌效果也不如小分子有機酸。
　　此外，研究表明，由小分子有機酸組成的復合有機酸具有比單項小分子有機酸更強的抑菌作用。Rössler（1997）測試了甲酸、乙酸、丙酸、延胡索酸、檸檬酸和乳酸的對大腸桿菌的最低抑菌濃度，發現甲酸的有效抑菌濃度最低，即抑菌效果最好，其次是丙酸、乙酸和延胡索酸，而乳酸和檸檬酸抑菌效果最差。他們還發現，甲酸與丙酸的復合物抑菌能力是甲酸或丙酸單酸的2-4倍。
　　3）促進營養物質消化
　　上文已經提到，飼料酸化劑能促進酶原特別是胃蛋白酶原的激活，從而提高蛋白質的消化。另外，酸化劑能與一些礦物質元素結合為易被吸收利用的絡合物，促進這些元素在體內的吸收和存留。同時還可防止礦物質在堿性環境中形成不易吸收的不溶性鹽，影響礦物質吸收的作用，也有利于維生素(如VA,VD)的吸收。在肉雞日糧中添加丙酸可使跗骨的彈性、抗壓強度及骨鈣含量均有提高，且骨鈣含量與日糧中丙酸添加量呈正相關。
　　4) 其它
　　添加有機酸或無機酸可減慢食物在胃中的排空速度，因而增加了蛋白質在胃中的停留時間，提高了蛋白質的消化率。此外，一些有機酸化劑的酸味是動物喜愛的味覺之一，可誘發味蕾興奮，提高采食量，同時也可以掩蓋飼料中某些不良味覺反應，提高飼料適口性。
　　有些觀點認為有機酸可以直接參與體內代謝，為動物提供能量。確實有些有機酸是能量轉換過程中的重要中間產物，理論上它們可以參與到三羧循環中并最終為動物提供能量。但是，因為外源的酸化劑總量很少，而且價格貴，所以把有機酸當作能量來源來利用顯然在經濟上不合算。
　　2．酸化劑的種類和及其優缺點
　　1）無機酸化劑
　　無機酸化劑包括鹽酸、硫酸和磷酸，在生產中使用的主要是磷酸。其優點是具有較強的酸性及較低的添加成本。無機酸的解離速度快，使動物食道和胃內pH值急劇下降，可能灼傷食道和胃，抑制胃酸分泌和胃功能的正常發育。而且無機酸的降pH值作用只能到達胃，而不能到達腸道后段，所以無機酸通過降低pH值來抑制有害菌的作用非常有限。另外，無機酸還可能破壞日糧的電解質平衡，引起采食量下降，從而嚴重影響飼料報酬及動物生長。
　　2）有機酸化劑
　　有機酸化劑價格較高，但風味良好，并具有較強的抑菌作用，在促進仔豬生長性能方面效果較好。對有機酸作用機理進行深入的探討后，人們把有機酸分成了兩類：①只能通過降低胃腸道環境的pＨ值來達到間接降低有害病菌數量的作用，如富馬酸、檸檬酸、蘋果酸、乳酸等大分子有機酸。這類有機酸只能在胃中發揮其作用，不能降低小腸中的pH值；而且因為分子量比較大，單位重量的酸分子釋放的氫離子比較少，所以它們的降pH作用也比小分子有機酸差。②不但能降低環境中的pH值，而且對革蘭氏陰性菌有抑制作用，因為它們可以破壞細菌細胞膜干擾細菌酶的合成，進而影響病菌DNA的復制,最后產生抗革蘭氏陰性菌的作用。這類有機酸有甲酸、乙酸、丙酸等小分子有機酸。
　　3）復合酸化劑
　　復合酸化劑是利用各種特定的有機酸和無機酸復合而成。復合型酸化劑克服了單一型酸化劑功能單一、添加量大、腐蝕性強等缺點。優質的復合酸化劑各成分相互間能起到很好的協同增效作用，可以極大提高產品的作用功能，不僅能降低胃腸道pH值，而且具有良好的抑菌殺菌效果，所以復合型酸化劑的作用功能一般都比單一型的要優越?，F在已逐步取代單一型酸化劑，成為飼料酸化劑發展的趨勢。
　　3．使用有機酸鹽和載體保護飼料營養成分、設備和工人
　　雖然酸化劑對飼料有酸化作用，但直接添加的酸可能腐蝕飼料生產設備、破壞飼料中的營養成分特別是維生素和礦物質、損害動物食道和胃。如果操作不當，還可能造成人身傷害。而且直接添加的酸在食道和胃內開始迅速解離，作用時間非常短暫，還可能抑制胃酸分泌和胃功能的正常發育。而病原微生物主要位于腸道后段，所以直接添加的酸化劑并不能起到抑菌作用。
而使用有機酸的弱堿鹽，則可以很大程度上減小這些不利因素。研究表明，有機酸弱堿鹽具有與有機酸相當的抑菌作用。另外，采用具有緩釋功能的載體，既防止酸與設備及飼料中的營養成分發生反應，又讓酸在胃和腸道內緩慢釋放，使其作用一直持續到腸道后段，起到良好的抑菌效果。