飼用苯甲酸的應(yīng)用研究進(jìn)展

唐茂妍，陳旭東

（1.上海正正生物技術(shù)有限公司，上海 200433；2.北京愛普萊生物科技有限公司，北京 100193）

飼用苯甲酸的應(yīng)用研究進(jìn)展

唐茂妍1，陳旭東2

（1.上海正正生物技術(shù)有限公司，上海 200433；2.北京愛普萊生物科技有限公司，北京 100193）

苯甲酸是羧基與苯環(huán)碳原子直接相連的最簡單芳香酸，近年來開始在飼料養(yǎng)殖業(yè)中應(yīng)用。苯甲酸一般在攝入后24 h內(nèi)可完全代謝排出體外，不會(huì)造成體內(nèi)累積；并且因其獨(dú)特的抑菌效果而受到研究者越來越多的關(guān)注。文章總結(jié)了苯甲酸在動(dòng)物體內(nèi)代謝途徑、抑菌機(jī)理以及在畜禽飼料中的應(yīng)用效果。

苯甲酸；代謝途徑；抑菌機(jī)理；生產(chǎn)性能

市場常見的復(fù)合酸化劑以有機(jī)酸型產(chǎn)品居多，常用的有機(jī)酸包括乳酸、檸檬酸、富馬酸及一些小分子酸如甲酸、乙酸、丙酸等。苯甲酸是近年來才應(yīng)用到畜禽飼料中的有機(jī)酸，因其獨(dú)特的殺菌作用以及不在機(jī)體內(nèi)蓄積而受到很多研究者的重視，但國內(nèi)外對(duì)于苯甲酸的深入研究資料并不多見，現(xiàn)有資料也是說法不一，研究結(jié)果并不一致，這些因素都限制了飼用苯甲酸及其鹽在畜禽飼料中的廣泛應(yīng)用。

1 苯甲酸的來源與代謝途徑

苯甲酸也叫安息香酸，屬于苯基羧酸，常溫下為片狀或者結(jié)晶體。因其水溶解度較低（2.9 g·L-1），因而實(shí)際應(yīng)用時(shí)以苯甲酸鈉居多。苯甲酸鈉為白色顆粒，無臭或微帶安息香酸氣味，易溶于水（550～630 g·L-1）。

1.1 苯甲酸的天然來源

一般認(rèn)為苯甲酸對(duì)人體是低毒的，食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各種食品中苯甲酸的添加限量做了明確規(guī)定。然而在一些天然食物中，如蔬菜、漿果和乳制品中均含有一定量苯甲酸。天然食物中的苯甲酸一般來源于植物和微生物，是其生長過程中的次級(jí)代謝產(chǎn)物。雖然苯甲酸及其衍生物在植物體內(nèi)的合成途徑還沒有完全確認(rèn)，但現(xiàn)有的研究結(jié)果認(rèn)為主要有兩條合成途徑，一是經(jīng)苯丙氨酸次級(jí)代謝生成，另一條途徑是由莽草酸/分支酸轉(zhuǎn)化生成[1]。微生物次級(jí)代謝產(chǎn)生的苯甲酸通常有3條途徑，經(jīng)馬尿酸生成；由苯丙氨酸代謝生成；苯甲醛氧化途徑[2]。

1.2 苯甲酸的代謝途徑

苯甲酸在動(dòng)物體內(nèi)的代謝途徑一般有4種形式：苯甲酸進(jìn)入體內(nèi)后經(jīng)小腸吸收進(jìn)入肝臟，一種是在酶的催化下與甘氨酸結(jié)合成馬尿酸排出體外，另一種是與葡萄糖醛酸結(jié)合成苯甲酰基葡糖醛酸，從腎臟中排出；其他兩種分別以苯甲酸或者鳥尿酸排出。不同種屬動(dòng)物苯甲酸代謝途徑不同，對(duì)于食草性、雜食性動(dòng)物，食入的苯甲酸在24 h內(nèi)幾乎均以馬尿酸（95%～100%）的形式隨尿液排出體外；而禽類（雞）苯甲酸在體內(nèi)代謝終產(chǎn)物包括苯甲酸、馬尿酸和鳥尿酸。研究表明，生長豬在攝入苯甲酸8 h后分別以85%馬尿酸和15%苯甲酸形式排出體外[3]。

苯甲酸代謝途徑研究結(jié)果表明，攝入苯甲酸24 h內(nèi)基本可完全排出體外，不會(huì)在體內(nèi)蓄積，也不影響體內(nèi)其他物質(zhì)的代謝過程。與其他有機(jī)酸相比，日糧中添加苯甲酸對(duì)動(dòng)物機(jī)體酸堿平衡無影響，不會(huì)增加機(jī)體代謝負(fù)擔(dān)。

2 苯甲酸的抑菌機(jī)理及體外抑菌效果

苯甲酸分子形態(tài)的親脂性較強(qiáng)，與微生物接觸時(shí)，一方面可干擾微生物細(xì)胞膜的通透性，改變膜功能，抑制細(xì)胞膜對(duì)氨基酸的吸收，引起菌體形態(tài)變化而死亡；另一方面，進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)的苯甲酸分子在胞內(nèi)中性環(huán)境下易解離，從而酸化細(xì)胞，并能抑制細(xì)胞的呼吸酶系活性而導(dǎo)致細(xì)胞新城代謝紊亂[4]。

很多體外研究結(jié)果表明，在酸性環(huán)境下，苯甲酸體外抑菌效果顯著。在介質(zhì)pH＜4時(shí)，苯甲酸會(huì)發(fā)揮良好的抑菌特性，而pH＞5時(shí)則基本沒有抑菌效果。苯甲酸鈉對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的體外抑制程度隨其濃度增加而顯著加強(qiáng)，濃度為0.3%時(shí)，抑菌效果驟然加強(qiáng)，濃度為1.0%時(shí)兩種菌生長受到完全抑制[5]。苯甲酸鈉和山梨酸鉀比例為3∶2時(shí)對(duì)大腸桿菌的抑制效果最好，而比例為2∶3時(shí)則對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制效果更佳[6]。體外試驗(yàn)表明，約氏乳桿菌JJB3對(duì)苯甲酸有較強(qiáng)的耐受性，不同濃度苯甲酸對(duì)大腸桿菌ATCC25922均有一定的抑制作用，在pH為5.0～5.5時(shí)，高濃度苯甲酸抑菌作用更強(qiáng)[7]。

3 苯甲酸在畜禽飼料中的應(yīng)用效果

3.1 仔豬飼料

苯甲酸對(duì)斷奶后仔豬生產(chǎn)性能的影響研究結(jié)果比較一致，均表明苯甲酸對(duì)仔豬采食量、日增重有正面影響。在仔豬日糧中添加苯甲酸3.5和5.0 g·kg-1可顯著提高采食量和日增重，但是苯甲酸鈉卻沒有相同效果。與對(duì)照組相比，只有5.0 g·kg-1組仔豬氮沉積率顯著提高，添加苯甲酸并未對(duì)鈣、磷代謝造成影響[8]。Guggenbuhl等研究了28日齡大白×長白×皮特蘭雜交、體重7.40±0.86 kg斷奶仔豬日糧中添加苯甲酸（0.5%），結(jié)果表明，苯甲酸日糧可提高仔豬日增重，改善飼料利用率；胃中總?cè)樗峋鷶?shù)量和盲腸中大腸桿菌的數(shù)量均顯著降低[9]。在斷奶期相近的大白×長白二元雜交仔豬飼料中添加相同劑量苯甲酸，可提高試驗(yàn)第3周和全期的日增重和采食量，同時(shí)對(duì)于腸絨毛高度、盲腸微生物的多樣性也有有益影響[10]。刁慧等發(fā)現(xiàn)在24日齡斷奶的杜×長×大三元雜交仔豬飼料中添加苯甲酸5 000 mg·kg-1可顯著改善仔豬料重比、養(yǎng)分消化率及消化道消化酶的活性，并一定程度上改善了血清生化指標(biāo)[11]。同時(shí)對(duì)不同試驗(yàn)期消化道不同部位的有害菌產(chǎn)生明顯抑制作用，對(duì)于試驗(yàn)14 d和42 d空腸、回腸和十二指腸的絨毛高度均有有益影響[12]。

3.2 生長豬飼料

一般認(rèn)為酸化劑在仔豬斷奶后的兩周內(nèi)效果明顯，因而多數(shù)生長肥育豬飼料中不添加復(fù)合酸化劑。但苯甲酸在生長肥育豬中應(yīng)用的研究結(jié)果表明，其對(duì)生長豬食糜、尿液pH有降低效果，顯著降低了氨氮釋放量，改善了畜舍環(huán)境。

研究表明，在生長肥育豬飼料中分別添加苯甲酸0.5%和1.0%，結(jié)果表明1.0%苯甲酸組可提高生長期日增重，達(dá)到肥育體重的時(shí)間縮短3.4 d。在70～112 kg階段，飼料中添加苯甲酸0.5%可達(dá)最大日增重（893 g）并且肥育期縮短到46.4 d，但1.0%苯甲酸組顯著提高了飼料轉(zhuǎn)化率[13]。苯甲酸還可提高飼料中鈣、磷、鉀的利用率，但降低了鈉和氯的利用率，可能是苯甲酸通過不同途徑影響這些元素的吸收和代謝[14]。Galassi等研究了125 kg長白×大白二元雜交豬對(duì)飼料中苯甲酸（0.5%和1.0%）的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)氮沉積率、能量和磷平衡均未受日糧添加苯甲酸的影響[15]。飼料中添加苯甲酸還可提高消化道中乳酸桿菌的數(shù)量以及十二指腸、回腸食糜中苯甲酸的濃度[7]。

飼料中添加苯甲酸1.0%使得3周、6周和平均尿液pH均顯著低于對(duì)照組和0.5%苯甲酸組；1.0%苯甲酸組豬只3周和6周尿銨含量顯著高于對(duì)照組，但與0.5%苯甲酸組無差異[13]。研究表明，苯甲酸可降低生豬尿液和血液pH，以及胃、回腸、結(jié)腸直腸食糜pH和排泄物中氨氮的釋放量[7,14-15]。

Mroz等用苯甲酸鈣配制生長豬（平均體重30 kg）低系酸力日糧（比對(duì)照組低54 mEq·kg-1），研究表明，苯甲酸鈣日糧組可降低豬只飲水量，改善某些非必需氨基酸（Ala、Gly、Pro）的表觀消化率，提高干物質(zhì)、灰分、鈣消化率以及鈣的沉積率，并顯著降低回腸食糜緩沖容量和pH、糞便緩沖容量、每日排尿量、尿液滲透壓和pH[16]。

3.3 母豬飼料

Kluge等發(fā)現(xiàn)苯甲酸可降低哺乳母豬尿液pH，二者呈極顯著線性關(guān)系；2%苯甲酸組提高了有機(jī)物、粗蛋白、脂肪和纖維消化率；但隨著苯甲酸添加量的增加，母豬采食量有降低的趨勢[17]。母豬食入的苯甲酸64%以馬尿酸的形式排出體外，剩余的以未降解苯甲酸形式排出。

3.4 其他

Papadomichelakis等研究了不同添加量（5和20 g·kg-1）苯甲酸與硫粘菌素（150 mg·kg-1）對(duì)斷奶兔養(yǎng)分消化率和生化指標(biāo)的影響，結(jié)果表明，與對(duì)照組和抗生素組相比，不同劑量苯甲酸對(duì)生產(chǎn)性能和胴體指標(biāo)均無顯著差異；但是使全胃重和全消化道重線性降低；并有提高胴體重和屠宰率的趨勢。飼料有機(jī)物全腸道表觀消化率隨苯甲酸添加量增加而線性提高，并且半纖維素和纖維素的全腸道表觀消化率顯著增加。血液堿性磷酸酶活性和磷水平隨著苯甲酸的添加而顯著降低，但是紅細(xì)胞和肝臟中谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）活性沒有顯著變化[18]。

苯甲酸在動(dòng)物飼料中的應(yīng)用研究結(jié)果表明，苯甲酸可提高幼齡動(dòng)物的生長性能及抑制消化道有害菌的數(shù)量，可顯著降低生長動(dòng)物或者成年動(dòng)物的尿液pH，降低氨氮排放，改善養(yǎng)殖環(huán)境。但也有很多研究表明，苯甲酸并沒有顯著提高生產(chǎn)性能和養(yǎng)分消化率，或者需要添加高劑量（10 000 mg·kg-1）才能改善仔豬生產(chǎn)性能。苯甲酸在畜禽中應(yīng)用效果的差異可能是仔豬斷奶日齡、品種和飼糧配方的差異造成的。

4 小結(jié)

苯甲酸是弱有機(jī)酸，因而在酸性環(huán)境中解離較少，可以分子形式發(fā)揮更強(qiáng)的抑菌效果；以目前研究結(jié)果來看，苯甲酸在飼料中的添加量以＜5 g·kg-1為好，添加量過高會(huì)引起動(dòng)物對(duì)飼料拒食；以苯甲酸作為酸化劑的研究資料較少，因?yàn)閯?dòng)物品種、斷奶日齡、體重和飼料組成的差異，造成研究結(jié)果不統(tǒng)一，但多數(shù)試驗(yàn)表明飼料中添加苯甲酸可抑制消化道微生物生長，并且可降低尿液pH，減少尿銨排放。

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Research Advances on Application of Benzoic Acid in Animal Feed

TANG Maoyan1,CHEN Xudong2

（1.Shanghai Zhengzheng Biotechnology Co.,Ltd.,Shanghai 200433,China;2.Beijing Applied Biotechnology Co.,Ltd.,Beijing 100193,China）

Benzoic acid is the simplest aromatic acid,carboxyl directly linked to the carbon atom of the phenyl ring.Benzoic acid excreted in 24 h after ingestion,no accumulation in vivo,and has attracted more and more attention on unique bacteriostatic effect.This paper reviewed the metabolism in vivo,the antimicrobial effects and influence on animal growth performance of benzoic acid.This review aimed to make deeper understanding of the nutritional and physiological functions of benzoic acid.

benzoic acid;metabolism pathway;bacteriostatic mechanism;production performance

S816.7；S814

A

1001-0084（2017）10-0015-03

2017-06-05

唐茂妍（1976-），女，山東煙臺(tái)人，博士，主要從事飼用復(fù)合酸化劑的應(yīng)用研究。