碳酸氫鈉在反芻動物生產中的應用和研究

劉培劍，林英庭

（青島農業大學動物科技學院，山東青島266109）

綜述

碳酸氫鈉在反芻動物生產中的應用和研究

劉培劍，林英庭*

（青島農業大學動物科技學院，山東青島266109）

碳酸氫鈉作為飼料添加劑，因效果好、無污染、價格便宜，在反芻動物飼料中得到了普遍應用。本文綜述了碳酸氫鈉的理化性質、生理功能，分析了其應用效果及機制，并對其發展趨勢進行了展望。

碳酸氫鈉；反芻動物；生產性能；疾病防治

碳酸氫鈉被公認為是一種相對安全、價格低廉的化學物質，常用于食品工業以及動物生產中（潘寒姁等，2015）。碳酸氫鈉參與動物體內的滲透壓維持、酸堿平衡、水鹽代謝等重要的生理過程，進入畜禽腸道后能中和胃液，溶解黏液，加強腸胃運動，有健胃、抑酸、增進食欲和促進消化的作用，是動物生產中的一種常用飼料添加劑（劉學劍，1999）。對于單胃動物，碳酸氫鈉具有改善蛋殼品質，增加產蛋率，降低肉雞腹水癥，加快育肥豬生長，防治豬黃白痢等多種功效（朱廣凱，2011；Ghorbani等，2009；崔竹，2009；陳社生，2001）。對于反芻動物，碳酸氫鈉可以提高動物采食量，增加產奶量，改善乳品質，預防疾病等多種作用。本文綜述了碳酸氫鈉在反芻動物飼料中的應用，旨在為反芻動物日糧的合理配制提供參考。

1　碳酸氫鈉的物理性質

碳酸氫鈉又名小蘇打，白色結晶粉末，易溶于水，但溶解度小于碳酸鈉，碳酸氫鈉是強堿與弱酸中和后形成的酸式鹽，溶于水呈弱堿性。碳酸氫鈉固體在50℃以上開始分解為碳酸鈉、二氧化碳和水，440℃完全分解，在干燥空氣中無變化，在潮濕空氣中緩慢分解。

2　碳酸氫鈉的生理功能

2.1調節酸堿平衡動物體內酸堿平衡是機體新陳代謝生命活動的基礎，體液的酸堿度只有維持在一定的范圍內才能保證動物的正常的生命活動和生產性能。碳酸氫鈉在體內的代謝途徑：

碳酸氫鈉在動物體內主要通過調節碳酸和碳酸氫根的比例來維持體液的酸堿平衡。在動物體內，調節碳酸氫鹽緩沖對的比例是由肺臟和腎臟來完成的，肺臟對體液pH值的調節作用主要是通過呼吸作用來改變二氧化碳從肺內排出的氣體，從而調節體液中碳酸的含量，使體內碳酸氫鈉緩沖對的比例趨于正常。當飼糧中酸過多時，體液中的HCO3-會與H+結合為碳酸，pH降低，并刺激呼吸中樞，動物呼吸速率加快，二氧化碳排放增多，在（3）反應中致使H2CO3、H+降低，血液中pH升高，使碳酸氫鹽緩沖比例恢復正常；當飼糧中堿過多時，碳酸會與這些堿發生中和反應，體液中HCO3-增加，體液呈堿性，機體的呼吸作用減弱，體內的二氧化碳排出減少，提高了血液中H2CO3、H+，緩解動物呼吸性堿中毒。腎臟對碳酸氫鹽緩沖對的調節主要是通過HCO3-的重吸收來實現，血漿中的HCO3-在經過腎小球時幾乎全部被濾出，濾出液中的HCO3-在腎小管中重吸收需要H+和碳酸酐酶的作用，體液中的H+在腎小管和濾出液中的Na+進行交換從而進入到過濾液中，近端腎小管細胞上存在大量的碳酸酐酶。濾出液中的HCO3-和H+結合生成碳酸，而碳酸在碳酸酐酶的作用下生成二氧化碳和水，二氧化碳通過擴散進入細胞，又在碳酸酐酶的作用下生成碳酸，繼而分解為HCO3-和H+，動物會根據機體內酸堿的比例，通過中樞系統調節重吸收程度（鐘焰等，2014）。因此當補充碳酸氫鈉時，可以調節NaHCO3/H2CO3的比例，進而通過肺臟、腎臟來維持體內酸堿平衡。

2.2調節陰陽離子平衡日糧陰陽離子平衡（DCAB）是指飼糧中每千克或每100 g干物質所含主要陽離子（Na++K++Ca2++Mg2+）毫摩爾與主要陰離子（Cl-+S2-+PO43-）毫摩爾之差。DCAB對反芻動物的健康、生產性能、礦物質代謝平衡等都有不同程度的影響。碳酸氫鈉在體內分解之后除了可以提供H+之外，還可以提供HCO3-和Na+，HCO3-在血液中的濃度與DCAB存在高度相關性（吳文旋，2011），因此，體內攝入的HCO3-的數量也會影響到DCAB。另外，鈉離子是維持動物DCAB的主要陽離子之一。

2.3提供鈉離子鈉在哺乳動物體內含量（按無脂干物質計算）為0.15%，主要分布于細胞外，大量存在于體液中，少量存在于骨中（楊鳳等，2010）。鈉在體內主要是以離子的形式存在，鈉離子具有維持滲透壓、體內離子平衡，調節酸堿平衡的作用，另外，Na+的吸收還伴隨著體內糖和氨基酸的吸收，促進了動物對營養物質的吸收。奶牛日糧缺鈉嚴重時會導致食欲下降、生長發育不快、面貌憔悴、眼無光、被毛粗糙、產奶量下降等癥狀（李秋鳳等，2002）。碳酸氫鈉的適量添加可以使動物機體補充Na+，促進動物生長，提供動物生產性能。

3　碳酸氫鈉對反芻動物生產性能的影響

3.1碳酸氫鈉對采食量和日增重的影響反芻動物的采食是一個復雜的、動態的、生物和非生物因素相互作用和相互影響的過程，飼料品質、動物因素、飼養管理和環境等因素都會影響采食量（丁耿芝等，2013）。反芻動物飼料中精料采食過多，會產生大量乙酸，乙酸分解為二氧化碳和甲烷，兩種氣體嚴重阻礙了食物的消化，添加碳酸氫鈉可以中和瘤胃中的酸性物質，從而提高采食量，促進了動物的胃腸蠕動（方希修等，2001）。因此，碳酸氫鈉的添加可以通過增加機體的堿貯，提高瘤胃的pH值，改善動物的適口性。另外，碳酸氫鈉的添加可以增加動物的飲水量，使瘤胃液稀釋，加快了瘤胃內未降解淀粉的流動，提高采食量（Russell等，1993）。碳酸氫鈉進入動物機體后是以離子的方式存在，這些離子可以提高消化酶的活性，降解高分子的物質，增強胃腸的消化吸收，提高飼料的利用率，進而改善了反芻動物的日增重效果（王立克等，2005）。

大量的試驗也證明了碳酸氫鈉改善適口性，提高采食量，提高飼料利用率，增加體重的事實。Round（1998）在美利奴閹羊的日糧中分別添加1.5%、3%的碳酸氫鈉，試驗20 d，干物質采食量（14～20 d）分別提高了14.5%、28.5%，3%碳酸氫鈉水平的試驗組干物質降解率提高了7.7%。邵洪俠等（2015）在發酵飼料中添加1%的碳酸氫鈉飼喂薩能奶山羊，提高了適口性，采食量提高了20%～30%。，馬玉勝（1997）在魯西黃牛的日糧中添加0.5%的碳酸氫鈉，試驗結果表明：添加碳酸氫鈉后采食量提高了7.0%，日增重提高了8.7%，飼料利用率明顯提高。李延章等（2006）用30頭青海半細毛羊進行飼養試驗，每頭牛每天日糧（青貯飼草、混合精料）中添加碳酸氫鈉5 g，正式試驗期30 d，結果發現：試驗組增重比對照組提高54.07%，增重效果明顯。West等（1987）在12只多產泌乳荷斯坦奶牛的日糧中添加了1.5%的碳酸氫鈉，干物質、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維的降解率分別提高了5%、27.3%、13.6%。

3.2碳酸氫鈉對產奶量及乳品質的影響產奶量和乳品質是衡量反芻動物生產性能的重要指標之一。早有研究證明，碳酸氫鈉的添加可以提高產奶量，增加乳脂、乳蛋白、乳糖的合成。李延章等（2006）在奶牛的日糧中添加50 g（頭/天）碳酸氫鈉，試驗組奶牛比對照組奶牛的產奶量提高了1.69 kg，差異顯著（P＜0.05）。黃志秋等（2001）在奶牛精料中添加1.5%碳酸氫鈉，增加了泌乳牛瘤胃中揮發性脂肪酸的含量，使其產奶量提高3.13%，乳脂率增高0.07%。雷風等（2010）選用12頭荷斯坦奶牛在精料中添加碳酸氫鈉，每頭添加量分別為50、100、150 g與對照組未添加，牛奶乳脂率分別提高3.82%、5.88%、5.00%，4%標準乳分別提高10.54%、12.60%、8.36%。段玲欣等（2000）在泌乳中期的荷斯坦奶牛的日糧中添加NaHCO3和MgO2作為緩沖劑，使得低蛋白質水平日糧組產奶量顯著增加，乳脂、乳蛋白、乳糖的合成增多，其中乳糖的產量偏高，原因可能是緩沖劑的添加刺激了乳糖合成酶的合成，促進了丙酸及氨基酸合成葡萄糖。Lee等（1991）研究發現在奶山羊日糧中添加2.5%的碳酸氫鈉，羊奶乳脂率、乳中總固體物的含量均有增加。

碳酸氫鈉影響產奶性能的作用部位和模式，還需要進一步的研究。Rogers等（1982）認為，碳酸氫鈉的作用機制可能是因為碳酸氫鈉的添加使動物飲水量增多，增加了瘤胃液中的稀釋率，進而加強了胃腸收縮和蠕動，使幽門弛緩，促進胃內容物向十二指腸運送的過程，提高了飼料轉化率和產奶量。Newbold等（1987）在閹羊的日糧中添加蔗糖的同時添加了碳酸氫鈉，試驗發現碳酸氫鈉組提高了pH值，揮發性脂肪酸的模式沒有改變，瘤胃氨氣的含量下降，而氨氣降低的直接原因就是生成了微生物蛋白或者增加了十二指腸途徑的氮源。鄭瑞波等（2006）認為乳脂率的提高是因為碳酸氫鈉可以明顯提高瘤胃內的pH值，使瘤胃內微生物區系維持正常狀態，增加揮發性脂肪酸總量及其吸收率，從而提高了乳脂率。孫家發（1995）用2%的碳酸氫鈉投入到3只裝有瘺管的綿羊瘤胃中，發現瘤胃內氨降低，血氨升高，當添加碳酸氫鈉后瘤胃pH值超過6.5，氨的吸收迅速增加，促進了瘤胃的發酵過程，使瘤胃內的發酵類型向乙酸型轉化，抑制了丙酸鹽的產生，提高了乙酸/丙酸的比值，提高了瘤胃微生物蛋白質的合成效率，因此，可以提高了畜產品的質量。

3.3碳酸氫鈉對反芻動物產品的影響動物產品質量的好壞受到日糧營養和添加物質的影響。大量學者研究認為碳酸氫鈉的添加可以改善反芻動物的產品質量。Chandra等（2000）在山羊的日糧中添加碳酸氫鈉和氧化鎂的緩沖劑，添加量（占干物質）分別為：0%，0%；0.5%，0.25%；1.0%，0.5%；1.5%，0.75%；試驗發現各處理組緩沖劑對羊奶脂肪中的脂肪酸影響不顯著，長鏈脂肪酸隨添加量的變化，影響不大，短鏈脂肪酸和不飽和脂肪酸隨著添加量的增加呈降低和升高的趨勢，短鏈脂肪酸是羊膻味的主要來源，不飽和脂肪酸中含有對人體必須的氨基酸，因此緩沖劑的添加有利于除膻，提高不飽和脂肪酸的含量，從而改善了羊奶的產品品質。Li等（2009）在泌乳奶山羊的日糧中添加5%的豆油的同時進一步添加0.5%的碳酸氫鈉可以增加羊奶中亞油酸的含量，亞油酸是一種潛在可以增加健康的的脂肪。Demba等（2014）研究了碳酸氫鈉的添加對羊羔屠宰性能的影響，試驗選用12只巴巴多斯羊羔，在飼養第245天時進行為期17 d的試驗，試驗組日糧中添加4%的碳酸氫鈉，試驗結果發現：添加碳酸氫鈉的羊羔的牛脊肉區域（REA）的肉色、脂肪、脂肪厚度的品質都優于對照組，羊肉腿部肌肉的剪切力明顯優于對照組（5.3 vs 4.6）。Bodas等（2007）將美利奴羔羊由體重15.3 kg飼養到25 kg，進行屠宰試驗，試驗組羔羊的日糧中加入2%的碳酸氫鈉，試驗對屠宰后肉質的pH、顏色、含水量、剪切力、脂肪酸等指標進行了檢測，試驗發現：試驗組降低了羊肉屠宰后45 min pH值，不會影響動物健康，碳酸氫鈉的添加對動物的生產性能和羊肉品質均具有積極的作用。

3.4碳酸氫鈉對疾病防治的作用熱應激是反芻動物的常見疾病，又稱為熱射病，是指動物在炎熱潮濕環境中，機體散熱困難，熱量積蓄，體溫調節功能失調而引起的中樞神經紊亂的一種疾病，該疾病會引起動物食欲不振、體溫增高、呼吸加快、皮膚代謝發生障礙和機體的免疫力下降等癥狀，嚴重影響了反芻動物的生產性能（付戴波等，2013）。日糧中的碳酸氫鈉可以顯著緩解反芻動物的熱應激疾。碳酸氫鈉進入瘤胃中產生二氧化碳，二氧化碳以噯氣的方式排出體外，體內的熱量也隨著噯氣一起排出，從而降低動物體內蓄積的熱量，緩解了環境高溫對反芻動物的熱應激作用（季勤龍，1996）。江汪洋等（2007）在夏季荷斯坦奶牛的日糧中添加碳酸氫鈉150 g/頭，可以有效改善奶牛的直腸溫度0.26～0.57℃，產奶量比對照組提高17.1%～20.1%，乳脂率提高6.93%～14.5%，可以明顯改善熱射病引起的生產性能降低的問題。

系統性代謝酸中毒是由于體內過量離子排泄或攝入過量酸性物質導致的動物血液中碳酸氫鹽降低的一種反芻動物常見疾病（Sobiech等，2005）。系統性代謝酸中毒主要是由瘤胃過快的降解大量的碳水化合物造成的乳酸酸中毒而引起，添加谷物飼料過多會引起例如埃氏巨球型菌、反芻月形滴蟲、產堿韋榮菌等菌的比例失調，乳酸的產生降低了pH。pH的降低會引起動物亞急性瘤胃酸中毒，亞急性瘤胃酸中毒是一種由于揮發性脂肪酸過量沉積造成瘤胃內pH長時間維持低水平，亞急性瘤胃酸中毒在高產奶牛是一種常見疾病，這種疾病不僅影響采食量和乳品質，而且可能會造成腹瀉、蹄葉炎、出膿長瘡等多種健康疾?。≒laizier，2009）。碳酸氫鈉是一種弱堿可以提高瘤胃的pH，使瘤胃液的pH維持在5.5以上，防止瘤胃酸乳酸中毒對瘤胃上皮細胞的損壞，在生產中碳酸氫鈉作為緩沖劑經?；旌涎趸V一起使用。近來也有混合石灰石一起使用的試驗。Cruywagen等（2015）在由于過量飼喂精料而導致瘤胃酸中毒的奶牛日糧中加入碳酸氫鈉和石灰石，用來提高瘤胃的pH和產奶量，改善乳品質，試驗證明：奶牛酸中毒pH小于5.5的時間由以前的每天13 h減少到每天8.7 h，產奶量提高了5.4%，4%標準乳提高了11.2%。Islam等（2014）在孟加拉山羊的日糧添加了2%的碳酸氫鈉，研究發現試驗組可以明顯改善了山羊的酸中毒現象。

此外，碳酸氫鈉還可以有效地降低乳房炎的發病率（張慧，2015）。防止奶牛的酮血病、脂肪肝等疾病的發生，對因反芻動物卵巢靜止、持久黃體、卵泡發育所致的乏情癥狀，可以顯著提高發情率（趙從民，2000）。

4　碳酸氫鈉對反芻動物健康方面的影響

4.1碳酸氫鈉對血液生化指標的影響血液生化指標在一定程度上反映動物機體的代謝水平及健康狀態，如果這些指標不能穩定在正常的范圍內，則表明動物的健康受到了影響。Rogers等（1985）研究了在奶牛泌乳的前16周日糧中加入1.2%的碳酸氫鈉，發現奶牛的采食量和產奶量增加明顯，奶牛的血液中膽紅素、谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶、葡萄糖、球蛋白等的含量都無顯著影響。

4.2碳酸氫鈉對生理指標的影響動物的生理狀態反映了動物的健康狀況。方運雄等（2007）報道了在荷斯坦奶牛的日糧中添加碳酸氫鈉和氧化鎂的混合緩沖劑，兩種試劑的用量分別為每天每頭180、90 g，試驗對奶牛的呼吸頻率、直腸溫度、脈搏頻率這三項指標進行了測定，結果表明，這三項指標分別降低了3.91%、0.13%、2.38%，這三個生理指標都維持在奶牛的健康范圍之內，緩沖劑的添加是比較安全可靠的。劉炎等（2013）認為碳酸氫鈉的添加引起動物中毒的概率很小，因為機體有強大的離子排出機制，除非碳酸氫鈉的添加量遠超過了動物的機體調節范圍。

5　碳酸氫鈉作為反芻動物飼料添加劑的經濟效益分析

由于碳酸氫鈉作為反芻動物飼料所具備的優勢，大量研究人員對其經濟效益也進行了分析，以期能夠更合理高效地利用碳酸氫鈉。馬玉勝等（1998）研究了青貯飼料中添加碳酸氫鈉飼喂魯西黃牛的育肥效果，碳酸氫鈉的添加水平為日糧的0.5%，飼喂30 d，不僅增強了飼料的適口性和采食量，而且提高了日增重和飼料的轉化效率，碳酸氫鈉組每頭牛比對照組經濟效益提高9.8%。徐建峰等（2009）選用了德國美利奴×小尾寒羊雜交的F1羔羊，在同一營養水平下分別添加碳酸氫鈉和活性酵母培養物添加劑進行30 d育肥羔羊試驗，結果表明：碳酸氫鈉、活性酵母物分別比對照組利潤提高了12.4%、3.9%，每只羔羊可多賺利7.09、2.21元。孫科業等（2002）在泌乳奶牛的日糧中每天添加80 g碳酸氫鈉，飼養60 d，試驗表明：與對照組相比，試驗組每頭乳牛的飼料成本增加0.34元，產奶量增加1.6 kg，試驗組比對照組每頭乳牛每天增收2.22元?？傮w來說，在反芻動物飼料中添加飼喂碳酸氫鈉，其飼料報酬和經濟效益可以明顯提高。

6　結語

合理使用碳酸氫鈉對反芻動物的采食量、日增重、產奶量、畜產品品質、疾病防治等均有明顯的改善作用。碳酸氫鈉作為一種常用的飼料添加劑在反芻動物的生產方面還有很大的發展潛力，目前我國對碳酸氫鈉在反芻動物方面的研究和利用尚不完善，碳酸氫鈉作為一種弱堿性鹽類物質，在飼料中適當添加可以改善飼料適口性，提高包括纖維、半纖維、糖類在內的碳水化合物的降解、消化和吸收。未來碳酸氫鈉可以嘗試應用于秸稈的復合堿化、氨化處理，通過處理低質粗飼料秸稈，可以在一定程度上改善堿化秸稈的適口性，同時起到堿化秸稈的效果，并且不會對動物的健康造成不良影響，未來這將對我國的粗飼料資源利用和環境保護具有重要意義。

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As a feed additives，sodium bicarbonate is widely used in the ruminant animal feed，attribute to its efficient，no pollution and cheap.This paper summarized the physical and chemical properties，physiological function of sodium bicarbonate，analyzeed its application effect and the mechanism，and its development trend was prospected.

sodium bicarbonate；ruminant animal；animal production；disease prevention

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20161403

S816.7

A

1004-3314（2016）14-0010-05