最新豬日糧酸化的益處

trssjc · 發表于 2006-8-7 21:40:57

動物飼養中的有機酸：
仔豬日糧中應用有機酸已經有很多年，主要是對剛斷奶后仔豬的健康和生長有正效應。尤其是近年來，歐盟禁止使用抗生素增加了人們對有機酸的興趣而且促進了其在仔豬及生長豬中的應用。
許多營養學家認為有機酸是飼料抗生素唯一可行的替代物。丹麥預期要禁用抗生素，是第一個廣泛尋找抗生素替代物的國家。他們的研究使用標準規則來評定不同的商品（酸、益生元、益生素、香精油）。從他們的結果可以看出，混合酸能穩定地改善仔豬生長性能，但不同的產品差異很大（Callesen 1999）。
其它的研究使用單價酸，結果表明：并不是全部有機酸都能促進生長和提高飼料轉化率，至少單獨使用時是這樣。在單價酸中，蟻酸被認為是最有效的促生長劑之一(Roth 1998)。飼料廠應用的很少，因為它對設備和工作人員有強腐蝕性（即使有些飼料廠已有特殊的設備來處理這種作用）。
實際上，大多數飼料廠使用的是混合酸，含有載體和/或緩沖劑。然而在混合酸中最廣泛應用的酸是蟻酸或乳酸，許多試驗已經證明它們是最有效的。
動物生產上有機酸的作用模式只有部分清楚，大部分可能不是單一的作用機理。關于每一種機制的重要性、作用部位、足夠的劑量和可能的協同作用等都存在許多問題。

有機酸的化學：
有機酸是一大類化合物，有長鏈、短鏈酸；一價、二價和多價酸等。它們都是弱酸，在溶液中的溶解度依賴于pH值。酸的電離常數pKa是指50%溶解和50%不溶解的pH值。
最簡單和使用最多的有機酸是蟻酸，單個一碳基團形成羧酸。經常使用的還有富馬酸（2個羧基）、乳酸（羥基酸）、檸檬酸（多價酸）。艾麗美——蛋氨酸羥基類似物（羥甲基硫丁酸，hydroxy methyl thiobutanoic acid, HMB）也是一種羥基酸（與乳酸相似），帶有4個碳和一個甲硫基。其pKa值為3.6，稍低于蟻酸的pKa值（3.75），這使得HMB是一種強的有機酸。

豬蛋氨酸來源：酸形式的優勢
市場上合成蛋氨酸有兩種形式，以滿足豬日糧對蛋氨酸需求量的增加：液態dl-蛋氨酸羥基類似物（HMB）和粉末狀結晶dl-蛋氨酸。飼料廠更喜歡用液體形式的蛋氨酸，與其它液態添加劑一樣，由于液體的物理性狀優勢：易于操作、容易稱量、無紙袋、無廢棄物和無灰塵等，飼料廠的生產能力得以提高。
兩種工業來源的蛋氨酸通過極為相似的途徑來實現與L-蛋氨酸一樣的活性。《豬營養需要》公布兩者是等價的（NRC，1998），近來在荷蘭ILOB研究所做的工作也證實了這一點（Report TNO 99.02）。
液態蛋氨酸類似物作為酸的作用在最近引起人們的興趣。在Danske Slagterier為證明抗生素生長促進劑替代物而設計的研究中，取得了驚人的促生長效果后，我們才開始研究它作為酸的一面（表3 report 365-97）。對照日糧（不含抗生素），用HMB代替dl-蛋氨酸，生長性能得到改善，可與混合酸的效果相媲美（表3 和圖8-9）。新近的研究提供了進一步的證據，支持了HMB作為有機酸的附加效應。

豬日糧有機酸的可能作用方式
日糧衛生
日糧中使用有機酸可在動物采食前減少飼料細菌的污染。這是歐盟（EU）法律中僅僅認識到的一方面，其允許有機酸用作飼料保存劑。有些酸控制細菌不是其特定的作用，而是由于pH低（在低pH時，沙門氏菌屬細菌不能生長），有些有機酸具有較好的效果或在較高pH，抑菌是其特定的作用（主要作用）。然而，日糧衛生的效應不可能解釋在生產中出現的所有結果，體內一定有其它效應發生。
PH效應
酸在日糧中，隨后在胃腸道中首要的貢獻是降低緩沖力和pH值。斷奶后小豬胃中不能產生足夠的酸。這種酸性不足導致許多問題，包括胃蛋白酶的激活不足、胃排空速度加快和控制胃腸菌群能力差。克服酸分泌不足的一種策略是配制低緩沖力（buffer capacity, BC）的仔豬日糧，降低胃的pH值。這可通過減少日糧中最強的緩沖劑（蛋白質和礦物質主要是鈣）來實現。酸也能降低緩沖力，添加到日糧中和/或可選擇這些酸的鈣鹽作為低BC鈣源。然而，pH 和BC的效應并不是有機酸的特定作用，用無機酸也能達到這種效果。
生理上降低pH值僅僅在胃有效。不可能在小腸發揮作用，小腸pH較高，胰腺分泌的碳酸氫鹽嚴格控制pH。在這一水平努力去降低pH可能會有反作用。正常條件下胰腺酶在較高的pH起作用。而且胃排空的速度受十二指腸pH的調節。胃內容物酸越多，排空過程越慢，調節排空過程以使有更多的時間進行消化。
我們測定了不同日糧中蟻酸和HMB對BC的影響（圖1）。雖然以重量為基礎HMB（分子量較大）較低，但這兩種酸的效果是相似的。日糧中混入0.2%HMB，可使日糧的BC平均降低6-7%。
然而，僅僅BC和pH效應似乎不是有機酸的主要作用方式。有純無機強酸（鹽酸或磷酸）做的試驗表明對生長性能沒有影響甚至有負作用。因此必須考慮其它作用方式。
特定的抗菌作用
我們已經知道，一些有機酸的重要特性是它們具有特定的抗細菌和抗霉菌的性質。長期利用有些作食品（或飼料）保存劑：苯甲酸、丙酸和蟻酸。這一效應與上述pH 效應無關，但與這些酸的不溶形式能以簡單擴散的方式進入細菌有關。細菌內pH接近中性，未溶解的酸進入細菌細胞后溶解產生H+。微生物必須利用代謝能來補償其內部pH 的下降以穩定離子環境。這使代謝能不能用于生長和繁殖，甚至最終導致細菌死亡。
這是一些有機酸的特定作用并且依賴于pH值。攝食前在日糧中可能是有效的（最初飼料保存劑的要求），但攝食時在體內也是有效的。胃中pH 的快速下降能夠促進這種特定的抗菌作用。低pH值提高抗菌力也可能為混合酸之間的協同作用提供基礎。無機強酸如正磷酸能降低pH，提高有機酸的抗菌作用。
有一點經常被遺忘，大量的細菌定植在豬胃的非分泌部（與雞的嗉囔一樣），通常這一部位的pH為4-5。在這一pH水平乳酸桿菌是微生物區系的優勢菌群，然而任何失調或應激都能刺激大腸桿菌甚至梭菌的生長。這些微生物通過消化道時經過胃的酸分泌區，正常情況下，到達小腸上段之前其數量顯著減少。在這個位置，在低pH時有特定抗菌作用的有機酸有助于減少腸道中細菌總數。
我們用體內法研究3種有機酸（蟻酸、乳酸和HMB）在不同pH的抗菌特性來驗證這種假設。圖2 表示在pH 4時這些有機酸能夠增強抑菌效應。
圖2 ：HMB的抗菌作用與蟻酸和乳酸相同：
正如Novus international公司在MRP（設在密蘇里州圣查爾斯的研究中心）做的，可在體外試驗表示有機酸的特定抗菌作用和pH依賴性。用大豆肉湯培養大腸桿菌，觀察有機酸存在于否pH下降對大腸桿菌生長的影響。結果表明：用有機酸比用無機酸pH下降效果更好。在有機酸中，HMB的效果優于乳酸，和蟻酸的效果相當（Novus data）。

促進胰腺分泌
胃的排空受需要緩沖酸性產物的胰腺分泌物量的控制。十二指腸的受體細胞與H+離子接觸時產生促胰泌素。促胰泌素激活胰腺的分泌。胰腺分泌物有兩種功能：胰蛋白酶消化飼料（中性pH作用最強）和碳酸氫鹽緩沖胃的pH。根據日本研究小組的工作（Harada,1985），有些有機酸在促胰腺分泌提高消化率方面起重要作用。Harada的研究表明：用乳酸與用鹽酸相比，可在較高的pH值（高1點以上）激活胰腺的分泌。有趣的是并非所有的有機酸都有這一效應，蟻酸和乳酸是最有效的。對這種效果的原因作用沒有做出確切的結論。一種假設是與抗菌效應相似。促胰泌素H+傳感器存在胃細胞之間。有機酸未溶解形式更容易進入細胞，在細胞里溶解釋放出H+引起促胰泌素的生成。
到目前為止，沒有關于HMB對促胰泌素和胰腺產物影響的數據。我們知道HMB通過被動擴散進入細胞，這是它作為蛋氨酸來源的主要運輸機制。它也有特定的抗菌作用，其分子結構與乳酸有些相似（羥基酸）。
其它可能的效應
另一個有趣的效應是有機酸對胃腸細胞生長有正效應，如丁酸。另一方面，近來有些綜述認為有機酸與代謝途徑過程的某些有機酸有互作。

有機酸的生理作用
提高消化率
許多刊物都報道有機酸能提高有機物的消化率（見Mroz 98）。這一機制還沒有完全清楚，可能與前述的一點或多點效應有關：促胃蛋白酶作用、調節胃的排空、控制胃腸菌群和促進胰腺分泌。
抗生素生長促進劑也能提高消化率。這一機制根本的原因也不清楚，但主要原因一定是控制了胃腸菌群：對重要營養素的競爭減少。

在ID-Lelystad測定了HMB提高有機物質和氮消化率相當于或優于蟻酸，以重量為基礎劑量較低。采用3×3試驗設計，3個水平的HMB（0-0.8-1.6g/kg）等分子量替代蛋氨酸，3個水平的蟻酸（0-4-8g/kg）和正對照組（不含有機酸，含160ppm Cu），大家都知道銅有較好的生長促進作用。（表1，圖3，4，5，6）。
改善氮平衡
Mroz（1998）在研究仔豬有機酸時，也觀察到使用有機酸時氮存留增加和尿氮排出減少。Gottinggen大學的Abel用30kg仔豬飼養在代謝籠上，做了許多HMB試驗，也得到了類似的結果（Römer& Abel 1999, 圖7）。結果表明：用HMB代替dl-蛋氨酸有改善氮留存的趨勢，并且顯著減少尿氮的排出量。
2000年上半年，Abel重復做了該試驗得到了一樣的結果：使用HMB具有改善氮留存的趨勢和顯著減少尿氮排出量。有機酸具有這種效果的原因還不清楚。推測吸收后有機酸在能量代謝途徑中具有活性（Mroz）。這個推測如果被證實，這種效果一定是某些與重要代謝途徑互作的化合物的特定作用。
氮排出減少對于那些尋找減少氮污染的人們特別感興趣。
圖7 HMB 減少仔豬尿氮排泄量

有機酸的促生長作用
生長促進作用的差異
在豬上應用有機酸的效果報道各不一樣，有些能促進生長，有些沒有效果，甚至有些是負效果。有些研究用純酸（Roth, 1998），而有些用混合酸（Callesen, 1999）。在所有的研究中，斷奶后2-4周的效果以正效應為主，這支持了該適應階段仔豬某些生理方面較脆弱的觀點。有差異的一部分原因是酸或混合酸的性質。單獨使用琥珀酸或酒石酸沒有效果或為負效應（Roth, 1998）。另一方面混合酸可能表現一些協同效應。大部分商業制劑是不同酸的混合物。它們都有改善生長和飼料轉化率的傾向，但它們的效果不同，有些商品的效果較好（Callesen, 1999）。
在使用酸時劑量是另一個重要的問題。大多數情況下，過量的酸會抑制采食量，這會嚴重抑制動物的生長并且抵消酸的益處。生產上日糧酸的用量仍然大都是憑經驗，而且通常用量過多。這種情況有時候對動物的生長可能弊大于利。Callesen 在仔豬日糧中“僅”用0.2%的混合酸取得了一些最好的效果（表2）。Langhout報道家禽“僅”用500ppm（0.05%）的酸對飼料轉化率具有顯著效果。考慮有機酸最適用量的精細調節時，日糧緩沖力可能是主要的因素。
已知低消化率的蛋白質含量高具有導致腹瀉的危險，在這種情況下抗菌物質是有效的。另一個會引起混淆的特點可能是日糧中其它生長促進劑的存在掩蓋了酸的可能效果（球蟲抑制劑，高銅或高鋅等）。
日糧組成是解釋有機酸促生長反應不同更細微的因素但可能很重要。這對于抗生素生長促進劑也是一樣的，對于有些日糧類型它們沒有任何效果。不同日糧依賴其可發酵纖維和非消化蛋白質的比例，能夠刺激胃腸菌群的平衡不同，其結果是動物生長性能不同。已知低消化率的蛋白質含量高是引起腹瀉的危險因素，這種情況抗菌物質可能效果很好。相反，蛋白質消化率高且含量低，抗菌物質的效果比較不顯著。當然，另一個會引起混淆的特點是日糧可能有其它生長促進劑的存在，從而掩蓋了酸可能的效應（抗生素、球蟲抑制劑、高銅或高鋅）。
最后，健康狀況和動物管理也是影響酸的反應差異的一部分因素。
有機酸和HMB的促生長效果
在Danske Slagterier 用單一有機酸和商品混合酸做了大量的試驗。試驗結果總體上也反映了上述討論的差異，但主要是正效應。在不同的場促生長效果差異很大。有些試驗總的可提高生長在15%-18%之間，而在另一些試驗提高生長的范圍更多的是5%-10%（表2）。有時同一產品在同一個場的效果很好，隨后沒有效果，再后呈負效應（見表2，blend A）。在Danske Slagterier 的試驗中用純的蟻酸也發生同樣的問題。這可能是產品組成的結果，也可能是某些環境因素不確定的結果（日糧、健康？）。

在Danske Slagterier 在和其它所有的生長促進劑一樣的條件下測定了HMB兩次，唯一差別是用等摩爾的HMB替代對照日糧中的dl-蛋氨酸（表3）。總的結果是在試驗1 有顯著的促生長效果，但在試驗2不顯著。然而，觀察每一時期的結果（圖8 和圖 9），兩個試驗相似的是斷奶后第一階段的反應是仔豬最為敏感的。
圖8 和圖9 在Danske Slagterier做的Alimet產品試驗
在兩個試驗期（斷奶后4~6周，6~10周）及整個試驗期，HMB與對照組dl-蛋氨酸相比，用采食量（DFI）、增重（DWG）和飼料轉化率（FCR）的百分數表示。在兩個試驗斷奶后第一階段HMB的反應是類似的。

要點
根據目前關于有機酸的資料，它們在仔豬日糧中用作生長促進劑的作用是毫無疑問的。然而生長性能的改善不一致而且使用很大程度上還是憑經驗。它們的作用方式仍需求弄清楚，尤其是酸之間的協同作用、日糧互作和最適用量（可能比目前生產上用的低）。
HMB的化學本質是一種有機酸，所以它對日糧的酸化有作用。在機體內吸收后通過酮-蛋氨酸途徑轉化成L-蛋氨酸（與dl-蛋氨酸的途徑一樣）。然而在消化之前，它的有機酸性質在消化道近端能提供附加的價值，其作用與其它有機酸一樣，甚至在生產上低劑量使用這種蛋氨酸源也有酸作用。本文的資料支持這種觀點。正在進行更深入的研究來更好地評定HMB的這種附加的特性。