飼用有機酸的研究進展

謝建華曾岳明 吳秀麗

1廣西參皇養殖集團有限公司，玉林 537000；2廣州立達爾生物科技股份有限公司，廣州 510663

隨著科技的進步和人們生活水平的提高，食品安全問題日益成為社會關注的焦點。飼料是畜牧業生產的源頭，直接關系到畜產品的質量，控制好飼料的安全是畜牧業生產的關鍵。由于抗生素的使用存在安全隱患，目前美國和歐盟已撤消了在動物飼料中使用非治療性抗生素。研發替代抗生素的新型飼料添加劑勢在必行。研究表明，抗生素的促生長作用主要歸功于他們的抗菌活性。因此，具有抗菌活性的天然生物分子是最佳的候選物。其中，有機酸在目前的國際市場上應用最為廣泛。有機酸可以抑制并殺滅飼料中的病原微生物，但它與抗生素作用機制不同，不會產生耐藥性，有機酸在動物生產中的促生長作用和抗菌方面的功能已經得到普遍的認可，在家畜、家禽和水產養殖中都有良好的應用前景。

1 有機酸的種類

有機酸（Organic acids）是一些酸性有機化合物的統稱，多溶于水或乙醇，在自然界中常以游離態或鹽、酯的形式存在，最常見的有機酸是羧酸。

羧酸分子中烴基上的氫原子被其他原子或原子團取代的衍生物叫取代羧酸。重要的取代羧酸有鹵代酸、羥基酸、酮酸和氨基酸等。這些化合物中有些參與動植物代謝的生命過程，有些是代謝的中間產物，有些具有顯著的生物活性，能防病、治病。

飼用酸化劑中常見有機酸包括：甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乳酸、苯甲酸、山梨酸、富馬酸（也稱延胡索酸）、檸檬酸、酒石酸、蘋果酸等。使用最廣泛且效果較好的是乳酸、檸檬酸和富馬酸。目前國內外的飼用酸化劑總的來說可以分為單一酸化劑和復合酸化劑兩大類。

復合型酸化劑是指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酸化劑。任何一種酸對有害菌群的抑制和對有益菌的激活作用都需要在一定的pH條件下進行，幾種可在不同pH范圍起作用的有機酸復合在一起，從而拓寬了酸化劑的抑菌范圍。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，現在已逐步取代單一型酸化劑，成為飼用酸化劑發展的趨勢。

2 有機酸對動物體的作用機制

2.1 改善動物腸道微生態平衡

早期斷奶仔豬胃腸道內乳酸菌數量驟降，大腸桿菌劇增，導致腸道微生態區系失衡，正常生理功能紊亂。有機酸能降低胃腸道pH值，抑制有害微生物的繁殖和生長，減少營養物質的消耗，促進有益菌的增殖。研究結果表明，酸性環境有利于乳酸菌的增殖，對大腸桿菌等有害微生物有抑制作用；且乳酸桿菌的代謝產物--乳酸能夠阻礙大腸桿菌與腸道內受體結合，抑制大腸桿菌生長。有機酸還可以抑制飼料、圈舍、動物腸道內的沙門氏菌及其它病原體繁殖，減少后段腸道氨氣和有毒多胺類物質的產生。

2.2 提高機體免疫力和抗應激能力

一些有機酸直接參與機體酶促反應，提供動物應激時所需能量，如延胡索酸、檸檬酸等(王霄燕，2002)。延胡索酸是三羧酸循環中有氧代謝的必需組分，分子所含能量與葡萄糖相等，但其生能途徑比葡萄糖短，在應激狀態下可用于ATP的緊急生成而起到抗應激的作用。此外，延胡索酸還具有鎮靜作用，可減少機體活動，較好緩解熱應激癥狀。檸檬酸可通過增加抗體數量和增強巨噬細胞活力的方式來輔助機體抵抗病原微生物。

大腸桿菌、葡萄球菌和梭狀芽孢桿菌在豬腸道內繁殖的最適 pH 值分別為 6.0～8.0、6.8～7.5、6.0～7.5，pH值小于4時存活率大大降低?？蒲泻蜕a實踐的研究結果表明，在日糧中加入適量的酸化劑后，雞腸炎等消化系統疾病的發病率顯著下降，雞群整體健康狀況和生產性能明顯改善，日增重提高。

2.3 促進營養物質的消化吸收

胃蛋白酶、胰蛋白酶、羧肽酶、淀粉酶等均在酸性環境中具有較高的酶活力。在動物飼料中添加有機酸可使胃內pH值下降，從而激活胃蛋白酶原，促進蛋白質分解，進而刺激十二指腸胰蛋白酶的分泌，使蛋白質完全分解吸收。

有機酸降低消化道內容物pH值，使小腸分泌腸抑素，反射性抑制胃蠕動，減慢胃排空速度，使蛋白質有較多時間在胃內消化，減輕小腸負擔，提高腸道內養分消化率，改善粗蛋白及能量消化率。

有機酸還具有螯合作用，可作為配體與鈣、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元素的吸收。

2.4 提高日糧的適口性

飼料中添加有機酸，使得飼料含了有機酸特有的香味，能刺激味蕾細胞分泌唾液，提高采食量。

3 影響有機酸作用效果的因素

3.1 有機酸種類及劑量

不同有機酸的理化性質、生物學特性、抑菌效果不同。如富馬酸能強烈抑制葡萄球菌、鏈球菌和大腸桿菌的生長繁殖，但對乳酸菌無抑制作用；甲酸、丙酸對沙門氏菌、真菌、梭狀芽孢菌及大部分革蘭氏陽性菌等有較強的抑制作用；山梨酸能有效抑制酵母及霉菌的生長。

有機酸在胃中吸收速度太快，就無法到達小腸，不能有效降低小腸中pH值。有研究表明，只有極少量的丙酸能夠到達肉仔雞消化道下段和盲腸；而甲酸和丙酸混合物，只有在嗉囊和沙囊中才有較高的濃度。

有機酸的添加量過大或過小都達不到預期的效果。不能把pH值調節到適宜水平，也不能更充分地提高消化酶的活力。添加過量也會破壞酸堿平衡，一定程度上還有可能引發代謝性酸中毒。

3.2 日糧系酸力

日糧組成是影響仔豬消化道酸度的主要外源性因素，其中日糧的系酸力（acid binding capacity）是最重要的因素之一。它能反映出飼料的酸堿緩沖能力的大小。一般定義為100g飼料或原料pH值達到4.0時所消耗鹽酸的毫摩爾數。大量研究表明，斷奶仔豬日糧的系酸力在20左右較佳。

3.3 日糧蛋白質種類和水平

不同類型蛋白質在胃腸道消化所需的酸度不同。例如，奶產品需要的適宜pH值為4，大豆蛋白和魚粉則需要pH值為2.5。

飼料中植物性蛋白質含量較高時有機酸的用量較高。飼料中含較多蛋白質、礦物質等緩沖力較高的物質時，添加有機酸的效果較差。日糧中含乳制品(奶粉、乳清粉等)時，有機酸添加量較低，因為在動物體中乳糖可以轉化為乳酸，從而降低動物對酸的需要量。玉米-豆粕型日糧比成分復雜的日糧需要的有機酸量小，以大豆蛋白為主的日糧比酪蛋白日糧需要的有機酸量小。

3.4 有機酸的添加時間

飼喂時間對有機酸的作用效果也有很大影響，一般來說，飼喂幼齡家畜、家禽的效果要優于成年家畜、家禽。豬的最佳時間一般是4～5周齡。研究表明，斷奶前兩周飼喂有機酸的效果要優于斷奶后兩周，時間越推后，效果越不明顯。

4 有機酸的應用效果

早期的酸化劑主要針對早期斷奶仔豬的斷奶綜合癥，目前酸化劑已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過程。主要表現為生長緩慢、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。當仔豬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，并引起胃腸道微生態失衡，最終導致生產性能降低。成年豬胃內正常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地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）。李德發等（1993）在仔豬料中加1%檸檬酸后，粗蛋白消化率、氮利用率、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。富馬酸在歐洲使用較為普遍。在仔豬日糧中添加富馬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）。一般認為富馬酸添加量在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的需求和敏感度可能存在較大差異。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粉中的磷消化，使可溶性磷的含量增加，從而提高磷的利用率。

有機酸在家禽上主要作為抗應激添加劑使用。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，從而降低了屠宰加工過程中遭受污染的風險。

以乳酸為主的復合酸化劑適口性較佳，具有較高的代謝能，還具有抑制病原菌的效果。有研究表明，在仔豬日糧中添加乳酸，日增重可提高9%，飼料轉化率提高10%。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。據報道，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研究數據也表明，在仔豬日糧中添加酸化劑可使腹瀉率降低20%～50%，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，提高經濟效益22.61%～40.69%。

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）。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1～2周內飼糧酸化處理效果明顯，其通常添加量為0.3%～1.5%。

5 結束語

有機酸作為一種高效、無污染、無殘留的促生長和抑菌的綠色環保飼料添加劑，符合取代抗生素作為生長促進劑的要求，已成為行業關注的焦點。但當前影響有機酸應用的主要原因是使用效果不穩定，成本相對較高。今后應重點加強以下三方面的研發工作，解決好有機酸在畜牧生產中存在的問題。一是加強不同有機酸制劑對動物體的作用機制研究，以及不同有機酸配比優化與生產工藝的研發，開發出專用高效的復合酸制劑；二是結合動物品種、消化生理特點及飼糧的類型，酸化劑最適添加量的研究，為生產和使用提供開展科學依據，以保證應用效果；三是開展有機酸與益生素、酶制劑等綠色飼料添加劑配伍應用的研究，以不斷提高酸化劑的使用效果。