饲用酸化剂的研究与应用

和兴

自20世纪60年代发现酸化剂对控制仔猪腹泻有良好作用以来，酸化剂由于具有降低消化道内的pH值、改善胃肠道微生物、直接参与体内代谢和抗应激等作用，对于防止仔猪腹泻，提高饲料转化率，促生长具有明显效果，是目前饲料中，尤其是高档仔猪饲料中必需添加的成分。
    广州立达尔生物科技有限公司推出的复合酸化剂产品乳味酸，主成分为乳酸，柠檬酸、延胡索酸，是新一代复合型酸化剂，在实践中取得了良好的应用效果。以下就饲用酸化剂的研究及应用进展做一介绍。

1  酸化剂的种类及作用特点

    目前国内外应用的酸化剂总的来说可以分为单一酸化剂（包括有机酸化剂和无机酸化剂）和复合酸化剂两大类。其中有机酸化剂主要有柠檬酸、延胡索酸、乳酸、苹果酸、丙酸、山梨酸、甲酸、乙酸等及其盐类，使用最广泛且效果较好的是乳酸、柠檬酸、延胡索酸和甲酸钙。无机酸化剂包括强酸（如盐酸、硫酸）和弱酸（如磷酸），其酸性较有机酸化剂强，虽然它们的成本较低，但其使用效果较差。复合酸化剂是利用几种特定的有机酸和无机酸复合而成。以下就单一型有机酸及复合型酸化剂做一介绍。

1.1  单一型有机酸

    主要有乳酸、柠檬酸、延胡索酸、苹果酸、甲酸、乙酸及丙酸等，其中乳酸和甲酸使用的较多。乳酸分子式为C3H6O3，分子量为90.08，无色或浅黄色粘稠液体，能溶于水、醇和甘油，微溶于乙醚，不溶于氯仿和二氧化碳。乳酸是糖酵解的最终产物之一，可作为特殊情况下能量的来源，在复合型酸化剂中作为主成分使用得较多。甲酸具有刺激性，腐蚀性很强。甲酸易溶于水、乙醇和乙醚。甲酸被动物采食后能在体内氧化，不会造成矿物质平衡失调，是目前使用较多的一种有机酸，其缺点是腐蚀性太强。

    柠檬酸对减少胃、结肠、直肠里的大肠杆菌非常有效，但其作用效果稳定性不好，易吸湿结块，抑制细菌作用的区系窄，价格高，通常不单独作为饲料酸化剂使用。丙酸也是一种有腐蚀性的有机酸，具有特异气味，其抑菌效果最好，主要作为饲料防霉剂的原料，但也可以配合其它酸用做酸化剂。

1.2  复合酸化剂

    复合型酸化剂一般指那些以某一种酸作为主要有效成分，再配合其它的一种或几种酸来达到协同作用的复合型酸化剂。任何一种酸对有害菌群的抑制和对有益菌种的激活都需要在一定的pH下进行，由几种可在不同pH范围起作用的酸复合在一起，从而拓宽了抑菌和调菌的区系。复合型酸化剂克服了单一型酸化剂功能单一、添加量大、腐蚀性强等缺点。现在已逐步取代单一型酸化剂，成为饲料酸化剂发展的趋势。目前最常见的复合型酸化剂有磷酸型和乳酸型两种。

2  作用机理

2.1  酸化饲料，降低胃肠道pH

    动物胃肠道为酸性环境，其中的细菌多为产酸菌和耐酸菌，幼龄动物分泌胃酸能力较弱，而使外来菌容易存活和繁殖。使用酸化剂可提高胃液酸性，促进乳酸菌等耐酸菌大量繁殖，使之在胃中保持优势菌的地位，而大肠杆菌等外来菌则不能适用酸性环境，并受到乳酸菌等的排挤而不能定植存活，因此可以降低动物病理性腹泻的发生率。

    在酸化剂中使用的主要是各种有机酸，不同酸的电离常数不同。例如柠檬酸、乳酸、甲酸和延胡索酸的电离常数（K）分别为7.4×10-4、1.4×10-4、1.77×10-4和3.6×10-5。K值大小是酸性强弱的标志。Risley等（1992）在仔猪日粮中分别添加1.5%的柠檬酸和1.5%的延胡索酸。饲粮pH由6.42分别降低到4.92和4.7；胃内容物pH由4.07分别降到3.82和3.87。Sciopioni等（1978）报道：当日粮中含有1.0%的柠檬酸时，胃内容物中的pH由4.55降低到3.5。可见酸化剂能够在一定程度上降低胃内容物的pH值。

2.2  改善胃肠道微生物区系

    早期断奶可能造成仔猪胃肠道微生物区系失衡，并引起胃肠道正常生理功能紊乱。Barrow等（1997）研究发现：仔猪断奶后第2天，胃肠道内乳酸菌的数量显著下降；大肠杆菌数量急剧增加。Mathew等（1991）报道，仔猪断奶后2天内，回肠内容物中乳酸杆菌数几乎减少到零，大肠杆菌数显著增加，并与回肠内容物的pH增加呈正相关。

    Fuller（1997）研究表明：酸性条件有利于乳酸菌的繁殖生长，对大肠杆菌等有害微生物繁殖生长有抑制作用，并且乳酸杆菌代谢产物——乳酸能够阻碍大肠杆菌在肠道内与其受体结合，抑制大肠杆菌生长（Danielson等，1989）。Reiter等（1980）研究表明，肠道内的乳酸杆菌能产生过氧化氢，对其它微生物有灭菌作用。因此，胃抵抗大肠杆菌侵扰的作用可能部分依赖于胃内酸性条件及乳酸菌数量。

    早期断奶仔猪肠道微生物菌群结构能有效控制仔猪消化紊乱。大量研究表明：日粮中的酸化剂可能对肠道微生物菌群结构起到调节作用，并降低胃肠道感染大肠杆菌的可能性，减少仔猪腹泻（White等，1969）和死亡率（Thomlinson等，1981）。酸化剂的上述作用可能与降低胃肠道内容物的pH值有关。

2.3  提高消化道酶活

    饲料中添加有机酸可提供适宜的酸性环境，激活无活性的胃蛋白酶原，有利于蛋白质变性分解，而蛋白质的分解产物又能刺激胰腺和小肠分泌更多蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等消化酶。Kidder等（1978）报道胰蛋白酶、羧肽酶、淀粉酶等的活性与消化道pH值密切相关。饲料中添加柠檬酸可提高胰蛋白酶和淀粉酶的活力，从而提高了饲料中营养物质的消化吸收率（候永清等，1996）。

2.4  促进矿物质的吸收利用

    通常微量元素在碱性环境中容易形成不溶性的盐难以吸收，有机酸提供酸性环境且具有螯合的作用，可作为配位体与钙、磷、铜、铁、锌等金属离子形成生物效价较高的配位化合物，从而有利于后部肠道对这些矿物质的吸收。

    Kirchgessner等（1982）证实了有机酸的这种有益的螯合效应。常青（1996）报道在虹鳟料中添加柠檬酸，可以提高矿物质的利用率。Vielma等（1997）用甲酸酸化的饲料饲喂虹鳟，Mg和Ca的表观消化率显著提高。饲料中添加0.4%～1.6%柠檬酸可使虹鳟体内灰份含量提高，铁含量也随柠檬酸的添加量增加而线性上升（Vielma等，1999）。

2.5  直接或间接参与能量代谢

    一些有机酸具有特殊生化效应，可以参与部分能量代谢或基团转换反应。如柠檬酸和延胡索酸都是三羧酸循环中的中间产物，并作为能量转化为ATP。还有乳酸是糖酵解的最终产物之一，也可通过糖异生释放能量，作为特殊情况下能量的来源。由此可认为有机酸有部分参与了能量代谢，并对动物生产性能有着重要的作用。

2.6  提高日粮的适口性

    酸化剂的酸味是动物喜好的一种味觉，是刺激动物味蕾及消化酶分泌的重要因素。饲料加入酸化剂后具有轻微的酸味，可掩盖饲料中某些不良味觉反应，提高饲料的适口性，进而提高仔猪的采食量（Bolduan，1988；Kichgessner，1982）。据报道，添加柠檬酸能有效的改善饲料的适口性，使仔猪的采食量增加5.2%～19.8%。

2.7  提高免疫和抗应激能力

    酸化剂能帮助动物机体调整免疫系统反应，增强抗病力。仔猪由初乳获得的被动免疫在第3周时效价降至最低水平，而其自身的免疫系统在出生后4周～5周时才开始发挥作用。添加酸化剂可增强仔猪的免疫和应激能力。在仔猪料中添加柠檬酸，可改善内环境，促进红细胞受体的合成，进而发挥红细胞免疫功能，减少仔猪腹泻发病率（张德成，1994）。延胡索酸本身就有镇静作用，可抑制神经中枢，减少机体活动，因此，仔猪料中添加延胡索酸能很好的缓解热应激反应（郭芳彬，1996）。

2.8  对饲料品质的影响

    一些有机酸如乳酸、延胡索酸、丙酸等具有广谱杀菌活性，但对乳酸杆菌生长无抑制作用。在保存于30℃高温高湿的饲料中添加2%延胡索酸，可抑制微生物繁殖。有研究表明：抑制梭状芽孢杆菌、芽孢杆菌属及革兰氏阴性菌的生长方面，甲酸在pH为4时作用最强，丙酸在pH 5～6时最有效，因此酸化剂可以作为饲料保存剂。Korniewicz等（1993）在饲料中添加0.3%由柠檬酸和磷酸组成复合酸，贮藏3个月后，未添加柠檬酸的饲料中细菌和真菌数量分别为添加组的10倍和12倍。

3  应用效果

    早期的酸化剂主要针对早期断奶仔猪的断奶综合症，目前酸化剂逐渐在水产动物及家禽上得到推广应用，并取得了较好的应用效果。

    断奶综合症是仔猪对断奶及环境变化等应激源产生的一系列十分复杂的生理应答过程。仔猪表现为生长缓慢、精神萎靡、食欲降低、消化不良、抗病力下降、腹泻等症状。Manner（1976）和Cranwell等（1989）提出断奶仔猪胃酸分泌不足可能与断奶综合症发生有关。当胃内容物中酸量不足时，胃蛋白酶活性下降，造成蛋白质消化吸收障碍，并引起胃肠道微生物群落活动失衡，最终导致生产性能降低。成年猪胃内pH为2.0～2.5，而常用的仔猪补食料和断奶料pH为5.8～6.5。这样不仅会使蛋白酶无法有效地发挥其消化作用，而且为病原菌提供了适宜的生长环境。在饲料中添加酸化剂能很好协助维持仔猪胃肠道正常的pH，激活消化酶并为之提供理想的消化环境，从而改善了动物消化功能，提高饲料转化率，减少由病菌引起的腹泻。大量的试验表明，酸化剂可提高饲料的适口性，改善动物消化功能，提高饲料利用率，增强免疫力，促进生长。

    研究表明，在日粮中添加柠檬酸，仔猪增重可提高3.6%-38.67%（李四元等，1997；王学玲，1995；王尚荣，1994；周菊香，1994；刘作华，1992）。李德发（1993）在仔猪料中加1%柠檬酸后，粗蛋白消化率、N利用率、干物质消化率分别提高了6.1%、2.7%和2.28%。Kirchgesser和Roth（1982）、Giesting等（1991）均有类似报道。Scipinaie（1979）报道，添加柠檬酸可使胃、结肠和直肠的大肠杆菌分别减少38.1%、62.5%、66.7%。张心如等（1995）报道，玉米-豆饼型日粮添加1%柠檬酸，可使仔猪饲料利用率提高5.05%，腹泻率下降41.88%，陈斌（1995）、候永清（1996）也有类似报道。一般认为柠檬酸的添加量在1%～2%时效果较好。延胡索酸在欧洲使用较为普遍。在仔猪日粮中添加延胡索酸可使仔猪增重提高7%～13.8%（Risly等，1991；Giesting等，1985；Bolduan，1988；李伟，1994；王水明，1994；许万详，1995）。一般认为延胡索酸添加量在2%～3%时效果较好。

    酸化剂在水产上有着广泛的应用，但不同鱼类对酸化剂需求和敏感度可能存在较大的差异，如适量柠檬酸可有效提高草鱼、中国对虾、鲤鱼及罗非鱼的生长性能，但对胡子鲶却无明显的促生长作用。有研究者认为，对于鲤鱼及一些无胃鱼类由于它们很少或不能分泌胃酸，不能有效地利用鱼料中的磷，因此饲料的酸化显得尤为重要（Nose 和Arai，1976）。添加有机酸可将植物性饲料和骨中的磷消化，使可溶性无机磷的含量增加，从而提高磷的利用率。

    有机酸在家禽上的应用主要作为抗应激添加剂（刘桂林，1994；刘卫东等，1997）。另有研究表明，有机酸能有效防止沙门氏菌对肉鸡嗉囔的感染，从而降低了鸡只在屠宰加工过程中遭受污染的风险（程宇，2003）。

    大多数复合酸以一种酸为主，如我公司的乳味酸以乳酸为主，美国得卡肥以磷酸为主。以乳酸为基础的饲料添加剂适口性较佳，具有较高的代谢能，还具有抑制病原菌的效果。王学玲（1995）在仔猪日粮中添加乳酸，可提高日增重9%，饲料转化率提高10%。还有研究表明，日粮添加乳酸可降低仔猪消化道大肠杆菌数，提高乳酸菌的数量。王学龄等（1995）报道，添加1%的混合酸（0.5%的柠檬酸和0.5%的乳酸），可降低仔猪腹泻发病率30%。德国和前苏联的一些专家的研究也表明，在仔猪日粮中添加酸化剂可降低20%～50%的腹泻次数，而且日增重明显提高。黄兴国（2003）使用复合酸化剂（磷酸、乳酸、柠檬酸和富马酸）显著提高了仔猪的日增重（5.1%～9.1%）、饲料转化率（5.5%～9.4%），显著降低了仔猪腹泻率，提高了经济效益22.61%～40.69%，其中添加0.2%效果最佳。Pollman等（1980）Giesting（1986）、刘作华等（1992）、曹国文等（1992）、侯永清（1996）也有类似报道。

    复合酸化剂克服了单一有机酸和无机酸的缺点，诸多试验研究表明，复合酸在使用效果方面优于单一酸（Kirchgessner等，1991；王学玲，1995）。复合酸化剂能够显著提高断奶仔猪的日增重和饲料转化率，并显著促进猪消化器官的发育。多数研究者认为，在仔猪断奶（3～5周龄）后的1周～2周内饲粮酸化处理效果明显，其通常添加量为0.3%～1.5%。

    在现代畜牧生产中，利用各种添加剂提高畜禽生产力和饲养效益已必不可少。从提高饲料资源利用率、养殖业的经济效益及环保等方面带来的经济效益来看，酸化剂具有广阔的应用前景。本公司的产品乳味酸作为新一代的复合型酸化剂具有无污染、无残留、在体内吸收迅速、参与代谢、无环境污染等特点，符合当今及未来采用非药物添加剂作为生长促进剂的主流，目前已得到广泛应用。