飼料酸化劑研究進(jìn)展

1、飼料酸化劑的研究進(jìn)展摘要：酸化劑是飼料工業(yè)中極為常見(jiàn)的飼料添加劑，特別是在幼齡動(dòng)物飼糧中使用以達(dá)到抗腹瀉和促進(jìn)健康的目的。然而，在實(shí)際使用過(guò)程中，由于受酸化劑產(chǎn)品的成分構(gòu)成、添加劑量、動(dòng)物種類(lèi)、生理階段、飼養(yǎng)條件和配方組成等因素的影響，酸化劑的作用效果存在較大的差異。本文就酸化劑的生理功能、作用方式及影響其作用效果的因素做一綜述。關(guān)鍵詞：酸化劑;生理功能;作用影響因素;現(xiàn)代養(yǎng)豬生產(chǎn)中為提高母豬的生產(chǎn)性能，大多采用3-5周早期斷奶，但早期斷奶仔豬消化系統(tǒng)和免疫器官發(fā)育不完善。仔豬斷奶前相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間胃酸分泌不能達(dá)到成年豬水平，斷奶后，仔豬胃內(nèi)的乳酸菌就無(wú)法再利用母乳中的乳糖產(chǎn)生乳酸，使得胃內(nèi)酸度

2、水平進(jìn)一步降低，其直接后果是胃蛋白酶活性大大降低，使飼料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，特別是蛋白質(zhì)消化吸收不良，造成飼料浪費(fèi)，營(yíng)養(yǎng)性腹瀉。為腸道內(nèi)各種有害菌提供適宜的繁殖環(huán)境，并且未被消化的蛋白質(zhì)飼料在經(jīng)過(guò)腸道時(shí)也給各種細(xì)菌提供了大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，致使病原菌大量繁殖，爆發(fā)細(xì)菌性疾病。解決上述問(wèn)題的根本措施是在仔豬日糧中添加適量的酸化劑，彌補(bǔ)仔豬生理性產(chǎn)酸不足。一、酸化劑的主要生理功能根據(jù)目前研究的結(jié)果來(lái)看，酸化劑的主要生理功能主要有三方面：調(diào)節(jié)胃內(nèi)pH值，保證消化酶在正常pH環(huán)境下發(fā)揮其酶活性和抑制消化道有害微生物增殖，優(yōu)化腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)，減少病原菌感染。有機(jī)酸被吸收進(jìn)入機(jī)體后，也為機(jī)體提供了相當(dāng)一部分能量，從

3、而影響機(jī)體的代謝。1、動(dòng)物胃內(nèi)適宜pH對(duì)維持消化酶的活性非常重要。成年豬一般能保證胃內(nèi)正常的酸性環(huán)境，而仔豬則會(huì)因?yàn)樘赜械纳砣毕?，消化系統(tǒng)發(fā)育不成熟，胃酸分泌嚴(yán)重不足，導(dǎo)致胃內(nèi)pH遠(yuǎn)高于胃蛋白酶發(fā)揮活性的pH。胃蛋白酶適宜的pH值為2.03.5，大于3.6時(shí)，活性顯著降低;大于6時(shí)，則失活。斷奶仔豬為的pH大于4.2。因此，仔豬胃內(nèi)蛋白酶活性不能完全發(fā)揮，對(duì)蛋白飼料消化率降低，會(huì)造成仔豬腹瀉等一系列消化性疾病。此外，我國(guó)常用仔豬日糧pH值為5.86.5。因此日糧也會(huì)中合仔豬分泌的有限的胃酸，加重胃酸不足所產(chǎn)生的消化性疾病。研究表明，日糧中添加酸化劑能有效降低日糧本身pH值進(jìn)而降低仔豬消化道p

4、H值。但也有學(xué)者研究表明，日糧添加酸化劑后的pH值可從5.95降低到4.71(P<0.01)，然而，飼料中添加酸化劑并沒(méi)有顯著降低胃的pH值(P>0.05)。酸化日糧處理過(guò)的胃道pH值是3.66，而未酸化處理日糧pH值是3.73。Rothd(1992)研究發(fā)現(xiàn): 飼喂酸化日糧后豬的腸道pH值一般高于對(duì)照組;但Risley研究結(jié)果表明飼喂酸化日糧豬的腸道pH 值低于對(duì)照組;而Eidelsburger則認(rèn)為高、低結(jié)果都會(huì)出現(xiàn)，不一致。因此酸化劑只能在一定程度上降低飼料的系酸力，彌補(bǔ)胃酸分泌的不足。然而，飼糧中添加酸化劑的類(lèi)型和添加水平與動(dòng)物胃酸分泌量的關(guān)系還不清楚。目前日糧中添加酸化劑

5、的量還未規(guī)范，也沒(méi)有添加依據(jù)，使用比較盲目。研究認(rèn)為，以日糧系酸力為基礎(chǔ)來(lái)確定酸化劑的添加量，能夠有效滿足維持消化道酸度所需要的酸化劑添加量，并認(rèn)為系酸力20mmol/100g飼糧時(shí)，對(duì)仔豬消化生理最適宜，能夠顯著提高胃蛋白酶活性。而系酸力過(guò)低(小于100mmol/100g)則會(huì)引起酸中毒。使日糧系酸力降到20mmol/100g日糧左右時(shí)，存純有機(jī)酸類(lèi)復(fù)合酸化劑的添加量大都在1%3%，而無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸復(fù)合的酸化劑酸性較強(qiáng)，添加量大都在0.1%1%。因此在實(shí)際應(yīng)用中，要根據(jù)酸化劑的類(lèi)型和基礎(chǔ)日糧的系酸力來(lái)最終確定酸化劑的最佳添加量范圍。2、日糧中添加酸化劑有助于動(dòng)物消化道微生態(tài)平衡。日糧添加酸化

6、劑后可以降低腸道pH。集中病原菌生長(zhǎng)的適宜pH值都是中性偏堿性，而乳酸桿菌等有益菌則適宜于酸性環(huán)境生殖。同時(shí)，乳酸菌等有益菌的代謝產(chǎn)物乳酸等也對(duì)大腸桿菌有抑制殺滅作用。因此，酸化劑有助于腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)優(yōu)化減少病原菌感染，有益于腸道微生態(tài)菌群平衡的建立，為動(dòng)物培育一個(gè)健康的腸道。有機(jī)酸抗菌的作用方式之一就是通過(guò)電離出氫離子來(lái)降低消化道pH，從而破壞有害菌的適宜生存環(huán)境。另一種方式是依靠未解離的有機(jī)酸分子穿透革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，然后這些有機(jī)酸分子在細(xì)菌體內(nèi)相對(duì)偏堿性的環(huán)境中解離相互氫離子和酸根離子，氫離子會(huì)降低細(xì)胞內(nèi)的pH，而細(xì)胞為了恢復(fù)自身pH的平衡，釋放質(zhì)子，會(huì)消化自身能量，造

7、成細(xì)胞大量能量耗損;此外酸根離子積蓄也會(huì)直接干擾、阻斷細(xì)胞核內(nèi)DNA的合成。有機(jī)酸的這種雙重機(jī)制，有效地抑制了細(xì)菌的繁殖。VFA作為長(zhǎng)到微生物活動(dòng)的重要指示標(biāo)記。一些研究報(bào)道了酸化劑對(duì)腸道中VFA含量的影響。Gabert等(1995)在仔豬飼糧中添加1%的甲酸后并未檢測(cè)到腸道中VFA含量的顯著變化。在斷奶仔豬飼糧中添加1.5%的富馬酸或檸檬酸也沒(méi)有顯著影響胃腸道各段食糜中的VFA含量(Risley等，1992)。盡管影響不顯著，但是飼喂富馬酸的斷奶仔豬胃中琥珀酸含量增加，這說(shuō)明微生物的活動(dòng)被改變了。而B(niǎo)lank等(2001)則發(fā)現(xiàn)，在斷奶仔豬飼糧中添加富馬酸后降低了回腸食糜中乳酸、乙酸、丙酸、

8、氨和亞精胺的含量，并且這種效應(yīng)與富馬酸的添加水平有關(guān)。當(dāng)飼糧的系酸力增加后，這種效應(yīng)消失。從以上研究可以看出，酸化劑對(duì)腸道中微生物及其發(fā)酵產(chǎn)物的影響存在爭(zhēng)議。Metzler和Mosenthin(2007)綜述了大量的研究后指出，有機(jī)酸確實(shí)可以改善斷奶仔豬和育肥豬的生產(chǎn)性能，降低疾病風(fēng)險(xiǎn)，但對(duì)于其作用機(jī)制的研究仍在不斷進(jìn)行，仍有不少問(wèn)題還沒(méi)有闡明。3、有機(jī)酸被吸收進(jìn)入機(jī)體后，也為機(jī)體提供了相當(dāng)一部分能量。有機(jī)酸以被動(dòng)擴(kuò)散的方式被腸道上皮細(xì)胞吸收。短鏈的有機(jī)酸分子通過(guò)檸檬酸循環(huán)產(chǎn)生ATP。例如，1摩爾富馬酸可以生成18摩爾ATP。每摩爾富馬酸的能量含量為1340 kJ，因此每生成1摩爾ATP需要約

9、74.4kJ的能量，這與由葡萄生成ATP所消耗的能量相近。由此可見(jiàn)，在能效上，富馬酸和葡萄糖可能是等效的，檸檬酸亦是如此。而由乙酸和丙酸生成等量的ATP時(shí)，分別需要多消耗18%和15%能量(Kirchgessner和Roth，1988)。鑒于有機(jī)酸在代謝過(guò)程中產(chǎn)生的ATP是完全可用的，因此，當(dāng)飼糧中的有機(jī)酸添加量較大時(shí)，就應(yīng)當(dāng)考慮有機(jī)酸的能量貢獻(xiàn)。比如，丙酸的能量含量是小麥的6倍(Diebold和Eidelsburger，2006)。二、影響酸化劑作用效果的因素1、添加種類(lèi)及劑量不同酸化劑理化特性和生物學(xué)特性不同作用效果也不同，如延胡索酸對(duì)葡萄球菌，鏈球菌，大腸桿菌有很強(qiáng)的滅活性，對(duì)乳酸菌無(wú)抑

10、制作用;甲酸，丙酸沙門(mén)氏菌，真菌，梭狀芽孢菌，芽孢桿菌屬及革蘭氏陽(yáng)性菌等有較強(qiáng)的抑制作用;山梨酸能有效地抑制酵母及霉菌的生長(zhǎng)，而對(duì)有益微生物生長(zhǎng)都無(wú)妨。公認(rèn)有效果的主要有檸檬酸、延胡索酸和甲酸鈣，從提高日增重和飼料效率來(lái)看，檸檬酸>延胡索酸>甲酸鈣。單一丙酸、丁酸、蘋(píng)果酸、鹽酸和硫酸等多數(shù)證明是無(wú)效甚至有負(fù)作用的。一般認(rèn)為，適量添加酸化劑才會(huì)有明顯的促生長(zhǎng)結(jié)果。添加量不足達(dá)不到預(yù)期的效果，如不能把pH值降到適宜水平而更充分地提高消化酶的活力。而添加過(guò)量會(huì)影響適口性，破壞酸堿平衡，又會(huì)導(dǎo)致仔豬血清堿儲(chǔ)，HCO3-濃度升高,胃、小腸內(nèi)容物pH值升高。一定程度上引發(fā)代謝性酸中毒。2、飼糧

11、組成不同飼糧是影響仔豬消化道酸度的主要外源性因素，其中飼糧的系酸力是重要因素，而仔豬飼糧的系酸力與其原料的選擇及營(yíng)養(yǎng)水平的確定密切相關(guān)。不同飼料原料的系酸力不同，其中礦物質(zhì)原料的系酸力最高，動(dòng)物性原料次之，植物性飼料原料的系酸力則較低。在低緩沖飼糧中添加延胡索酸可提高回腸CP、GE和主要氨基酸的消化率。飼糧蛋白質(zhì)水平也是影響酸化劑效果的重要因素，據(jù)報(bào)道，粗蛋白質(zhì)水平為16%和20%的兩種飼糧添加2%的延胡索酸，結(jié)果16%蛋白組平均日增重281g，飼料效率為0.49，而后者分別為329g和0.62。同時(shí)，日糧中不同的蛋白質(zhì)來(lái)源要求胃腸道中有不同的酸度條件, 才能獲得最佳的消化效果例如,奶產(chǎn)品要求

12、pH值為4.0,大豆粕和魚(yú)粉則要求pH值為2.5，蛋白質(zhì)是胃中pH值變化的強(qiáng)抑制劑，過(guò)量的蛋白質(zhì)使酸化劑效果下降。3、使用階段的影響仔豬添加酸制劑作用主要表現(xiàn)在斷奶初期，斷奶后兩周好于隨后兩周，以后效果更不明顯(Eckel,1997)。這是因?yàn)閿嗄坛跗诘淖胸i胃雖然具有了一定的分泌鹽酸的能力，但分泌不足，在仔豬采食后胃的pH 值會(huì)上升到5 以上，導(dǎo)致仔豬消化不良和腹瀉。Gromevell(1985)發(fā)現(xiàn)，仔豬從出生到5-6 周齡的胃酸產(chǎn)量與體重之間呈直線相關(guān)。有效時(shí)間一般是斷奶前至25-30kg體重之間。4、飼養(yǎng)環(huán)境的影響圈舍的衛(wèi)生條件、飼養(yǎng)密度、溫濕度、光照及各種應(yīng)激因素也影響有機(jī)酸制劑的使用

13、效果。飼養(yǎng)條件越差，有機(jī)酸制劑的使用效果越好。三、酸化劑的應(yīng)用前景飼料中添加酸化劑已經(jīng)被認(rèn)為有利于豬的生長(zhǎng)。前人的研究已經(jīng)證實(shí)酸化劑可提高豬的生產(chǎn)性能和健康狀況，最新的研究數(shù)據(jù)也驗(yàn)證了這一功效。酸化劑已被視作可替代抗生素在豬飼料上促生長(zhǎng)應(yīng)用的最有效的途徑之一。因此，目前有大量的酸化劑商品來(lái)提高豬的生產(chǎn)性能和健康狀況。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的酸化劑產(chǎn)品包括多種活性成分和形式。產(chǎn)品大多是復(fù)合酸，包括多種有機(jī)酸的組合或有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸的組合。單酸產(chǎn)品在市場(chǎng)上也有出售。富馬酸、乳酸、檸檬酸和磷酸是酸化劑產(chǎn)品中最常見(jiàn)的組分。目前，為了解決酸化劑能夠最終達(dá)到后腸發(fā)揮功效，市場(chǎng)上出現(xiàn)了包被型酸化劑，不但酸制劑的使用量減少，降低了成本，而且使用效果好于吸附型產(chǎn)品，還可以降低其對(duì)飼料加工機(jī)械的腐蝕作用。但目前關(guān)于此類(lèi)酸化劑的應(yīng)用研究報(bào)道較少，其使用效果需要進(jìn)一步的評(píng)估。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)酸化劑的研究主要集中在對(duì)仔豬飼料酸結(jié)合力