飼用酸化劑的研究與應用

和興

自20世紀60年代發現酸化劑對控制仔豬腹瀉有良好作用以來，酸化劑由于具有降低消化道內的pH值、改善胃腸道微生物、直接參與體內代謝和抗應激等作用，對于防止仔豬腹瀉，提高飼料轉化率，促生長具有明顯效果，是目前飼料中，尤其是高檔仔豬飼料中必需添加的成分。
    廣州立達爾生物科技有限公司推出的復合酸化劑產品乳味酸，主成分為乳酸，檸檬酸、延胡索酸，是新一代復合型酸化劑，在實踐中取得了良好的應用效果。以下就飼用酸化劑的研究及應用進展做一介紹。

1  酸化劑的種類及作用特點

    目前國內外應用的酸化劑總的來說可以分為單一酸化劑（包括有機酸化劑和無機酸化劑）和復合酸化劑兩大類。其中有機酸化劑主要有檸檬酸、延胡索酸、乳酸、蘋果酸、丙酸、山梨酸、甲酸、乙酸等及其鹽類，使用最廣泛且效果較好的是乳酸、檸檬酸、延胡索酸和甲酸鈣。無機酸化劑包括強酸（如鹽酸、硫酸）和弱酸（如磷酸），其酸性較有機酸化劑強，雖然它們的成本較低，但其使用效果較差。復合酸化劑是利用幾種特定的有機酸和無機酸復合而成。以下就單一型有機酸及復合型酸化劑做一介紹。

1.1  單一型有機酸

    主要有乳酸、檸檬酸、延胡索酸、蘋果酸、甲酸、乙酸及丙酸等，其中乳酸和甲酸使用的較多。乳酸分子式為C3H6O3，分子量為90.08，無色或淺黃色粘稠液體，能溶于水、醇和甘油，微溶于乙醚，不溶于氯仿和二氧化碳。乳酸是糖酵解的最終產物之一，可作為特殊情況下能量的來源，在復合型酸化劑中作為主成分使用得較多。甲酸具有刺激性，腐蝕性很強。甲酸易溶于水、乙醇和乙醚。甲酸被動物采食后能在體內氧化，不會造成礦物質平衡失調，是目前使用較多的一種有機酸，其缺點是腐蝕性太強。

    檸檬酸對減少胃、結腸、直腸里的大腸桿菌非常有效，但其作用效果穩定性不好，易吸濕結塊，抑制細菌作用的區系窄，價格高，通常不單獨作為飼料酸化劑使用。丙酸也是一種有腐蝕性的有機酸，具有特異氣味，其抑菌效果最好，主要作為飼料防霉劑的原料，但也可以配合其它酸用做酸化劑。

1.2  復合酸化劑

    復合型酸化劑一般指那些以某一種酸作為主要有效成分，再配合其它的一種或幾種酸來達到協同作用的復合型酸化劑。任何一種酸對有害菌群的抑制和對有益菌種的激活都需要在一定的pH下進行，由幾種可在不同pH范圍起作用的酸復合在一起，從而拓寬了抑菌和調菌的區系。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?，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。目前最常見的復合型酸化劑有磷酸型和乳酸型兩種。

2  作用機理

2.1  酸化飼料，降低胃腸道pH

    動物胃腸道為酸性環境，其中的細菌多為產酸菌和耐酸菌，幼齡動物分泌胃酸能力較弱，而使外來菌容易存活和繁殖。使用酸化劑可提高胃液酸性，促進乳酸菌等耐酸菌大量繁殖，使之在胃中保持優勢菌的地位，而大腸桿菌等外來菌則不能適用酸性環境，并受到乳酸菌等的排擠而不能定植存活，因此可以降低動物病理性腹瀉的發生率。

    在酸化劑中使用的主要是各種有機酸，不同酸的電離常數不同。例如檸檬酸、乳酸、甲酸和延胡索酸的電離常數（K）分別為7.4×10-4、1.4×10-4、1.77×10-4和3.6×10-5。K值大小是酸性強弱的標志。Risley等（1992）在仔豬日糧中分別添加1.5%的檸檬酸和1.5%的延胡索酸。飼糧pH由6.42分別降低到4.92和4.7；胃內容物pH由4.07分別降到3.82和3.87。Sciopioni等（1978）報道：當日糧中含有1.0%的檸檬酸時，胃內容物中的pH由4.55降低到3.5?？梢娝峄瘎┠軌蛟谝欢ǔ潭壬辖档臀竷热菸锏膒H值。

2.2  改善胃腸道微生物區系

    早期斷奶可能造成仔豬胃腸道微生物區系失衡，并引起胃腸道正常生理功能紊亂。Barrow等（1997）研究發現：仔豬斷奶后第2天，胃腸道內乳酸菌的數量顯著下降；大腸桿菌數量急劇增加。Mathew等（1991）報道，仔豬斷奶后2天內，回腸內容物中乳酸桿菌數幾乎減少到零，大腸桿菌數顯著增加，并與回腸內容物的pH增加呈正相關。

    Fuller（1997）研究表明：酸性條件有利于乳酸菌的繁殖生長，對大腸桿菌等有害微生物繁殖生長有抑制作用，并且乳酸桿菌代謝產物——乳酸能夠阻礙大腸桿菌在腸道內與其受體結合，抑制大腸桿菌生長（Danielson等，1989）。Reiter等（1980）研究表明，腸道內的乳酸桿菌能產生過氧化氫，對其它微生物有滅菌作用。因此，胃抵抗大腸桿菌侵擾的作用可能部分依賴于胃內酸性條件及乳酸菌數量。

    早期斷奶仔豬腸道微生物菌群結構能有效控制仔豬消化紊亂。大量研究表明：日糧中的酸化劑可能對腸道微生物菌群結構起到調節作用，并降低胃腸道感染大腸桿菌的可能性，減少仔豬腹瀉（White等，1969）和死亡率（Thomlinson等，1981）。酸化劑的上述作用可能與降低胃腸道內容物的pH值有關。

2.3  提高消化道酶活

    飼料中添加有機酸可提供適宜的酸性環境，激活無活性的胃蛋白酶原，有利于蛋白質變性分解，而蛋白質的分解產物又能刺激胰腺和小腸分泌更多蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等消化酶。Kidder等（1978）報道胰蛋白酶、羧肽酶、淀粉酶等的活性與消化道pH值密切相關。飼料中添加檸檬酸可提高胰蛋白酶和淀粉酶的活力，從而提高了飼料中營養物質的消化吸收率（候永清等，1996）。

2.4  促進礦物質的吸收利用

    通常微量元素在堿性環境中容易形成不溶性的鹽難以吸收，有機酸提供酸性環境且具有螯合的作用，可作為配位體與鈣、磷、銅、鐵、鋅等金屬離子形成生物效價較高的配位化合物，從而有利于后部腸道對這些礦物質的吸收。

    Kirchgessner等（1982）證實了有機酸的這種有益的螯合效應。常青（1996）報道在虹鱒料中添加檸檬酸，可以提高礦物質的利用率。Vielma等（1997）用甲酸酸化的飼料飼喂虹鱒，Mg和Ca的表觀消化率顯著提高。飼料中添加0.4%～1.6%檸檬酸可使虹鱒體內灰份含量提高，鐵含量也隨檸檬酸的添加量增加而線性上升（Vielma等，1999）。

2.5  直接或間接參與能量代謝

    一些有機酸具有特殊生化效應，可以參與部分能量代謝或基團轉換反應。如檸檬酸和延胡索酸都是三羧酸循環中的中間產物，并作為能量轉化為ATP。還有乳酸是糖酵解的最終產物之一，也可通過糖異生釋放能量，作為特殊情況下能量的來源。由此可認為有機酸有部分參與了能量代謝，并對動物生產性能有著重要的作用。

2.6  提高日糧的適口性

    酸化劑的酸味是動物喜好的一種味覺，是刺激動物味蕾及消化酶分泌的重要因素。飼料加入酸化劑后具有輕微的酸味，可掩蓋飼料中某些不良味覺反應，提高飼料的適口性，進而提高仔豬的采食量（Bolduan，1988；Kichgessner，1982）。據報道，添加檸檬酸能有效的改善飼料的適口性，使仔豬的采食量增加5.2%～19.8%。

2.7  提高免疫和抗應激能力

    酸化劑能幫助動物機體調整免疫系統反應，增強抗病力。仔豬由初乳獲得的被動免疫在第3周時效價降至最低水平，而其自身的免疫系統在出生后4周～5周時才開始發揮作用。添加酸化劑可增強仔豬的免疫和應激能力。在仔豬料中添加檸檬酸，可改善內環境，促進紅細胞受體的合成，進而發揮紅細胞免疫功能，減少仔豬腹瀉發病率（張德成，1994）。延胡索酸本身就有鎮靜作用，可抑制神經中樞，減少機體活動，因此，仔豬料中添加延胡索酸能很好的緩解熱應激反應（郭芳彬，1996）。

2.8  對飼料品質的影響

    一些有機酸如乳酸、延胡索酸、丙酸等具有廣譜殺菌活性，但對乳酸桿菌生長無抑制作用。在保存于30℃高溫高濕的飼料中添加2%延胡索酸，可抑制微生物繁殖。有研究表明：抑制梭狀芽孢桿菌、芽孢桿菌屬及革蘭氏陰性菌的生長方面，甲酸在pH為4時作用最強，丙酸在pH 5～6時最有效，因此酸化劑可以作為飼料保存劑。Korniewicz等（1993）在飼料中添加0.3%由檸檬酸和磷酸組成復合酸，貯藏3個月后，未添加檸檬酸的飼料中細菌和真菌數量分別為添加組的10倍和12倍。

3  應用效果

    早期的酸化劑主要針對早期斷奶仔豬的斷奶綜合癥，目前酸化劑逐漸在水產動物及家禽上得到推廣應用，并取得了較好的應用效果。

    斷奶綜合癥是仔豬對斷奶及環境變化等應激源產生的一系列十分復雜的生理應答過程。仔豬表現為生長緩慢、精神萎靡、食欲降低、消化不良、抗病力下降、腹瀉等癥狀。Manner（1976）和Cranwell等（1989）提出斷奶仔豬胃酸分泌不足可能與斷奶綜合癥發生有關。當胃內容物中酸量不足時，胃蛋白酶活性下降，造成蛋白質消化吸收障礙，并引起胃腸道微生物群落活動失衡，最終導致生產性能降低。成年豬胃內pH為2.0～2.5，而常用的仔豬補食料和斷奶料pH為5.8～6.5。這樣不僅會使蛋白酶無法有效地發揮其消化作用，而且為病原菌提供了適宜的生長環境。在飼料中添加酸化劑能很好協助維持仔豬胃腸道正常的pH，激活消化酶并為之提供理想的消化環境，從而改善了動物消化功能，提高飼料轉化率，減少由病菌引起的腹瀉。大量的試驗表明，酸化劑可提高飼料的適口性，改善動物消化功能，提高飼料利用率，增強免疫力，促進生長。

    研究表明，在日糧中添加檸檬酸，仔豬增重可提高3.6%-38.67%（李四元等，1997；王學玲，1995；王尚榮，1994；周菊香，1994；劉作華，1992）。李德發（1993）在仔豬料中加1%檸檬酸后，粗蛋白消化率、N利用率、干物質消化率分別提高了6.1%、2.7%和2.28%。Kirchgesser和Roth（1982）、Giesting等（1991）均有類似報道。Scipinaie（1979）報道，添加檸檬酸可使胃、結腸和直腸的大腸桿菌分別減少38.1%、62.5%、66.7%。張心如等（1995）報道，玉米-豆餅型日糧添加1%檸檬酸，可使仔豬飼料利用率提高5.05%，腹瀉率下降41.88%，陳斌（1995）、候永清（1996）也有類似報道。一般認為檸檬酸的添加量在1%～2%時效果較好。延胡索酸在歐洲使用較為普遍。在仔豬日糧中添加延胡索酸可使仔豬增重提高7%～13.8%（Risly等，1991；Giesting等，1985；Bolduan，1988；李偉，1994；王水明，1994；許萬詳，1995）。一般認為延胡索酸添加量在2%～3%時效果較好。

    酸化劑在水產上有著廣泛的應用，但不同魚類對酸化劑需求和敏感度可能存在較大的差異，如適量檸檬酸可有效提高草魚、中國對蝦、鯉魚及羅非魚的生長性能，但對胡子鯰卻無明顯的促生長作用。有研究者認為，對于鯉魚及一些無胃魚類由于它們很少或不能分泌胃酸，不能有效地利用魚料中的磷，因此飼料的酸化顯得尤為重要（Nose 和Arai，1976）。添加有機酸可將植物性飼料和骨中的磷消化，使可溶性無機磷的含量增加，從而提高磷的利用率。

    有機酸在家禽上的應用主要作為抗應激添加劑（劉桂林，1994；劉衛東等，1997）。另有研究表明，有機酸能有效防止沙門氏菌對肉雞嗉囔的感染，從而降低了雞只在屠宰加工過程中遭受污染的風險（程宇，2003）。

    大多數復合酸以一種酸為主，如我公司的乳味酸以乳酸為主，美國得卡肥以磷酸為主。以乳酸為基礎的飼料添加劑適口性較佳，具有較高的代謝能，還具有抑制病原菌的效果。王學玲（1995）在仔豬日糧中添加乳酸，可提高日增重9%，飼料轉化率提高10%。還有研究表明，日糧添加乳酸可降低仔豬消化道大腸桿菌數，提高乳酸菌的數量。王學齡等（1995）報道，添加1%的混合酸（0.5%的檸檬酸和0.5%的乳酸），可降低仔豬腹瀉發病率30%。德國和前蘇聯的一些專家的研究也表明，在仔豬日糧中添加酸化劑可降低20%～50%的腹瀉次數，而且日增重明顯提高。黃興國（2003）使用復合酸化劑（磷酸、乳酸、檸檬酸和富馬酸）顯著提高了仔豬的日增重（5.1%～9.1%）、飼料轉化率（5.5%～9.4%），顯著降低了仔豬腹瀉率，提高了經濟效益22.61%～40.69%，其中添加0.2%效果最佳。Pollman等（1980）Giesting（1986）、劉作華等（1992）、曹國文等（1992）、侯永清（1996）也有類似報道。

    復合酸化劑克服了單一有機酸和無機酸的缺點，諸多試驗研究表明，復合酸在使用效果方面優于單一酸（Kirchgessner等，1991；王學玲，1995）。復合酸化劑能夠顯著提高斷奶仔豬的日增重和飼料轉化率，并顯著促進豬消化器官的發育。多數研究者認為，在仔豬斷奶（3～5周齡）后的1周～2周內飼糧酸化處理效果明顯，其通常添加量為0.3%～1.5%。

    在現代畜牧生產中，利用各種添加劑提高畜禽生產力和飼養效益已必不可少。從提高飼料資源利用率、養殖業的經濟效益及環保等方面帶來的經濟效益來看，酸化劑具有廣闊的應用前景。本公司的產品乳味酸作為新一代的復合型酸化劑具有無污染、無殘留、在體內吸收迅速、參與代謝、無環境污染等特點，符合當今及未來采用非藥物添加劑作為生長促進劑的主流，目前已得到廣泛應用。