关于二甲酸钾

xiangtl168 · 发表于 2008-8-30 15:45:20

新型饲料添加剂-二甲酸钾

随着人们对安全食品或绿色食品的青睐，抗生素类促生长添加剂滥用所带来的药物残留和耐药性问题也越来越受到人们的关注。目前， FAO等组织及发达国家对食品中药物残留的限制越来越严格。目前，欧盟已全面禁止抗生素在饲料中的使用。近年来，替代传统抗生素添加剂的研究不断深入。研究表明，甲酸具有抑制致病菌的作用(Gedek et al., 1992;Kirchgessneret al., 1992)，但由于甲酸具有刺鼻的气味、腐蚀性强、使用不方便等缺点，限制了其在饲料中的使用(verland et al., 2000)。二甲酸钾比纯甲酸使用方便，而且具有促进断奶仔猪(Paulicks et al., 1996)和生长育肥猪(Kirchgessner et al., 1997; verland and Lys, 1995; Roth et al., 1996)生长的作用。2001年，二甲酸钾被欧盟批准为第一种用于替代抗生素的非抗生素促生长剂。我国也于2005年批准用于猪饲料。天津市思科福生物工程有限公司、BASF已经通过中国的新产品认证。天津市思科福生物工程有限公司和中国农科院饲料研究所申请了二甲酸钾合成的相关工艺。
一、二甲酸钾的理化性质
二甲酸钾（Potassium Diformate，或K- Diformate，KDF，又叫双甲酸钾）是甲酸钾和甲酸的混合物，通过甲酸甲的羰基和甲酸的羧基形成氢键而连接在一起（如图1）。二甲酸钾产品是一种白色或微黄色结晶或结晶性粉末，易溶于水，分子式为C2H3KO4，分子量为130.14。二甲酸钾在酸性条件下稳定，而在中性或偏碱性的条件下即分解为甲酸盐与甲酸。二甲酸钾的合成可选择甲酸和碳酸钾或氢氧化钾为原料，通过酸碱中和反应，冷却结晶，离心分离，干燥得到。

图1 二甲酸钾的结构式
二、二甲酸钾的作用
（一）二甲酸钾对生产性能的影响
大量研究表明，猪日粮中添加二甲酸钾能改善猪的生长性能，提高饲料效率，具有与抗生素类似的促生长作用。verland等(2000)报道，生长期猪日粮中添加0.6%和1.2%二甲酸钾，提高平均日增重(P＜0.001)，提高平均日采食量(P＜0.001)，降低料肉比(P＜0.09)；二甲酸钾能提高肥育期猪平均日采食量(P＜0.004)，总的来讲，1.2%添加量效果更好，缩短养殖周期(P＜0.008)。Danielsen(1998)报道，在猪日粮中添加1.8%二甲酸钾，猪的生长性能和饲料转化效率分别提高32.7%(P＜0.05) 和12.2%(P＜0.05)，与40ppm磷酸泰乐菌素对猪的效果相当。Daza等(2001)研究发现，在猪日粮中添加1.2%二甲酸钾，猪的生长性能和饲料转化效率分别提高8.6%(P＜0.05)和7.3%(P＜0.05)，与卑霉素组没有显著差异。
目前二甲酸钾在猪饲料中的研究报道较多，而在家禽中的研究较少。Selle等(2004)在肉鸡日粮中添加不同剂量的二甲酸钾（0、3、6和12g/kg），结果发现，二甲酸钾能显著提高肉鸡采食量(P＜0.02)，改善增重(P＜0.07)，其中6g/kg二甲酸钾效果最好，增加采食量8.7%(P＜0.01)，改善增重5.8%(P=0.01)。
（二）二甲酸钾对胴体品质的影响
研究表明，二甲酸钾对畜禽胴体品质有一定改善作用。verland 等(2000)报道，在生长育肥猪日粮中添加二甲酸钾(0, 0.6,1.2%)降低胴体脂肪含量( P＜0.03)，增加大腿(P＜0 .01)、侧腹(P＜0 .02)、腰(P＜0.09)、颈(P＜0 .09)和肩(P＜0.09)的瘦肉含量。目前，二甲酸钾改善畜禽胴体品质的机理还不清楚。猪日粮中添加二甲酸钾，可增加N的表观消化率和沉积率(Roth et al.,1998a)，表明二甲酸钾可能是通过提高体内氨基酸合成蛋白质的效率来提高瘦肉率(verland 等2000)。
三、二甲酸钾的作用机理
（一）降低肠道pH值
二甲酸钾在一定条件下可以产生以下解离，释放出H+，降低系统pH值。
HCOOH-HCOOK ↔ HCOOH + HCOOK
(K1)
HCOOH ↔ HCOO- + H+
(K2)
HCOOK ↔ HCOO- + K+
verland 等(2000)报道，在生长育肥猪日粮中添加二甲酸钾(0、0.6、或1.2%)后，日粮pH值分别为6.0、5.6、和5.4。Mroz等(2000)报道，日粮添加0.9%和1.8%二甲酸钾可显著降低十二指肠食糜pH值。黄小春等(2006)报道，日粮中添加4.5g/kg二甲酸钾显著降低嗦囊和肌胃内容物的pH值，分别降低0.34和0.32个pH单位。二甲酸钾降低肠道pH值，一方面可以提高消化酶的活性，提高养分的消化率；另一方面，降低pH值可以抑制肠道细菌的繁殖，减少与宿主之间的养分竞争。
（二）抑制肠道微生物
大量研究发现，二甲酸钾能减少动物消化道各种微生物的数量，尤其能减少大肠杆菌等致病菌的数量，改善动物肠道微生物菌群结构。Hebeler(2000)报道，日粮中添加1.8%二甲酸钾能降低断奶仔猪肠道中总厌氧菌、总需氧菌、乳酸杆菌和大肠杆菌的数量。Canibe等(2001b)报道，二甲酸钾降低了( P<0.04)粪中以及胃、小肠末端、盲肠和大肠中部食糜中总厌氧菌、乳酸杆菌的数量。黄小春等(2006)报道，日粮中添加4.5 g/kg二甲酸钾显著降低盲肠乳酸杆菌和大肠杆菌数量，两者之间的比例也显著提高(P<0 .05)。verland 等(2000)报道，在生长育肥猪日粮中添加二甲酸钾(0，0.6，或1.2%)降低了十二指肠(P<0.03)、空肠(P<0.02)和直肠(P<0.10)大肠杆菌的数量。二甲酸钾对肠道微生物菌群的影响，一方面是因为二甲酸钾降低了消化道pH值，抑制了微生物生长；另一种观点认为，二甲酸钾能穿透微生物细胞膜，在微生物细胞内分解产生H+，影响微生物蛋白质和核酸的代谢，从而抑制微生物生长(Roth和Kirchgessner，1997, 1998；Partanen和Mroz，1999)。
（三）提高养分消化利用率
日粮中添加二甲酸钾，可以改善几种养分（干物质、能量、脂肪、氮、几种必需氨基酸和磷）的消化和沉积，养分利用率的改善，可能是因为微生物数量的降低，减少了微生物对养分的竞争，也可能是消化酶分泌和活性加强的结果(Roth等，1998b，c)，同时，体内致病菌的大量减少，改善了动物的健康状况，使动物的各种机能正常，减少应激消耗，有利于生长。
四、二甲酸钾的安全性
动物营养科学委员会（the Scientific Committee on Animal Nutrition,SCAN）在总结已有数据后得出结论：二甲酸钾在6%添加水平下对动物是安全的，但为了充分论证其安全性，还需要进一步的实验研究。二甲酸钾不会产生细菌耐药性。毒性实验表明，二甲酸钾的毒性非常低，按照说明使用不会对消费者和操作者产生任何毒害作用。在动物产品中可以检测到的二甲酸钾残留物只有甲酸盐，其在育肥猪组织中的量不会产生毒性。在排泄物中的残留也只有甲酸盐，不会对环境造成污染。
五、结语
二甲酸钾在动物饲料中添加，具有类抗生素的促生长作用，且无毒、无残留、对环境无污染，是理想的抗生素替代品，因此二甲酸钾作为饲料添加剂有着广阔的前景。