高等《有機化學》羧酸章節知識拓展

徐佳　譚春梅

摘 要：有機酸添加到飼料中，可有效替代抗生素，對食品安全有重大意義。此外，有機酸可提高飼料適口性，降低飼料pH值以激活牲畜胃腸道內消化酶，還可起到促進有益菌生長、抑制霉菌生長、防腐抗氧化等作用，甚至直接參與機體代謝反應。文章主要介紹了多類有機酸作為飼料添加劑的特點、作用機制及其應用進展。

關鍵詞：教學拓展；有機化學；有機酸；羧酸；飼料

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）03-0082-02

前言

在講授徐壽昌老師主編《有機化學》教材第十三章“羧酸及其衍生物”章節時，為了加深同學們對以羧酸為代表的有機酸的認識并提高學習興趣，我加入了知識拓展視野環節。查閱了大量羧酸乃至有機酸的分布、種類、功效和用途等，發現有機酸具有天然抗菌等優良特性。“那這種抑菌特性有哪方面應用呢？”“對嚴重的抗生素濫用現象，是否可以找到合適的有機酸來替代抗生素呢？”一連串問題出現在腦中。于是，我針對“有機酸在飼料行業的應用”進行了專門資料收集和整理，發現化學結構簡單的有機酸類物質已成為各國飼料酸化劑研究的熱點，在此與大家一起分享。

一、有機酸在飼料行業的應用背景

目前，養殖業存在著濫用飼料添加劑的現象及導致的嚴重后果。例如，超高劑量礦物質（高銅、高鋅飼料添加劑等）會在動物肝、腎等內臟器官中蓄積；添加抗生素則直接導致抗生素殘留和超級細菌的產生，使細菌耐藥性增強，畜禽機體免疫力下降乃至發生畸變。不難想象，長期攝食這樣的食品嚴重危害著人類健康[1]。美國、德國、日本和中國等國家相繼出臺全面禁止在飼料中添加抗生素的政策，各國正在尋求飼料抗生素的非藥物性替代物。

一般脂肪族有機酸無特殊生物活性，但部分有機酸具有天然抑菌特性，如土槿皮酸有抗真菌作用；咖啡酸衍生物有一定生物活性；綠原酸有抗菌、利膽、升高白血球等作用，是許多中草藥的有效成分。因此，這類有機酸被視為有效的飼料抗生素替代物。本文以有機酸種類為主線，圍繞有機酸在飼料中的作用機制和應用實例進行闡述。

二、有機酸在飼料行業的特點及作用機制

表1是應用于飼料行業中常見有機酸的主要特點和作用機制。共同作用機制包括：（1）作為酸化劑，減少酸敗，促進有益菌，防止腹瀉；（2）在青貯飼料中，抑制植物呼吸，降低氨氮含量；（3）具有適口性，增加畜禽食欲；（4）提高胃腸道消化酶活性，促進營養物吸收；（5）防霉保鮮。

三、有機酸在飼料行業的應用及研究進展

（一）甲酸類

在西瓜皮青貯飼料中添加甲酸可顯著降低飼料pH、中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）含量；甲酸處理后飼料粗蛋白含量、滲出液生成率及BOD無顯著差異。在苜蓿草渣青貯飼料中添加甲酸能明顯降低氨態氮并保存更多蛋白質；10g/kg甲酸添加量為最佳。玉米-豆粕-乳清粉日糧中添加1%甲酸鈣，其與酸性蛋白酶有協同作用，可顯著提高仔豬采食量及日增重，并降低仔豬結腸大腸桿菌總數及腹瀉頻率。添加二甲酸鉀，還可明顯提高免疫球蛋白A、免疫球蛋白M、免疫球蛋白G等免疫指標水平[2]；1%二甲酸鉀為最適量。

（二）乙酸類

從pH、氨態氮、乳酸及水溶性碳水化合物含量等指標的動態變化來看，添加乙酸可改善燕麥-紫花苜蓿混合飼料的貯發酵品質和有氧穩定性；對于燕麥和紫花苜蓿以7：3混合青貯，0.4%乙酸最適宜量，可有效抑制好氧性微生物，同時不影響乳酸菌活性。在玉米的谷物青貯飼料中添加雙乙酸鈉，有利于飼料保鮮，且當添加量為0.4%時，奶牛產奶量提高8.5%，牛乳脂率提高0.1%。玉米纖維飼料中添加1.6%～2.0%雙乙酸鈉，可有效抑制霉菌，且延長濕玉米纖維保存期至30天。

（三）丙酸類

飼料中丙酸型防霉劑分為游離丙酸和結合丙酸，其中結合丙酸根據環境pH值釋放游離丙酸，以保證游離丙酸為10%～15%及菌抑制效率。此外，丙酸能降低飼料pH值，促進乳酸菌發酵，提高乳酸含量，降低氨態氮/總氮值比，以改善青貯品質；0.3%為最佳。添加丙酸鈣，有利于奶牛采食量、乳脂率和乳糖率；200g/d為最佳[3]。

（四）檸檬酸類

檸檬酸為添加劑，可提高仔豬日增重，有效防治仔豬腹瀉，具有良好經濟效益，1.5%為最佳；可促進異育銀鯽生長，提高其對飼料干物質和磷消化率，0.2%為最佳。在西門塔爾牛日糧中添加200g/d檸檬酸，可提高精飼料干物質、粗脂肪、NDF和ADF。用檸檬酸鐵作為有機鐵源替代硫酸亞鐵，仔豬體重、日增重、血液中血紅蛋白、血漿鐵和轉鐵蛋白量均顯著提高，發病率明顯降低。

（五）富馬酸（延胡索酸）類

在奶牛日糧中添加延胡索酸，可提高奶牛干物質采食量、產奶量以及飼料轉化率；在泌乳中后期奶牛日糧中添加延胡索酸，可提高乳脂率、乳蛋白率和乳糖率、NDF和ADF。添加富馬酸亞鐵和適量高銅，可降低仔豬腹瀉率，防止斷奶仔豬因缺鐵引起的貧血、機體抵抗力下降等疾病。富馬酸二甲酯是高效、低毒、低成本新型飼料防霉劑，對食品中常見的黃曲霉、黑曲霉、青霉、交鏈抱霉、串珠鐮刀菌、白地霉等有明顯抑制效率，性能優于丙酸鈣。延胡索酸二鈉可顯著降低CH4/總產氣量、CH4/總揮發性脂肪酸和丙酸，并降低氨化稻草的乙酸/丙酸乙酸和丁酸產量。

（六）山梨酸類

添加山梨酸，可提高粗蛋白質含量，0.15%為最佳。紫花苜蓿中添加0.1%山梨酸，可抑制好氧微生物活性，減少發酵過程中蛋白質和水溶性碳水化合物的損失，以顯著提高發酵品質[4]。飼糧中添加0.2%山梨酸，可延長泌乳期1～7天，增加日均泌乳量及仔豬日均增重；顯著提高母豬初乳和仔豬血清中游離脂肪酸濃度、胰島素樣生長因子I濃度，降低其血清尿素氮和皮質醇濃度。此外，山梨酸對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、大腸桿菌、綠膿桿菌和變形桿菌等具有優異抑制作用，且效果強于山梨酸鉀；在抗炎方面，效果弱于山梨酸鉀。

四、結束語

通過本次有機化學知識拓展，我們發現，課本中任何小知識點都能在生活中找到廣泛的應用。然而，課本著重講述的是羧酸化學性質與重要反應這些基礎知識；對于實際生活中應用，通常僅寥寥幾筆甚至找不到相關內容。其實這忽視了對本科生開拓思維和學習興趣的培養，不利于本科生自主學習。以這種課外拓展方式講授有機化學課程，學生們在掌握基礎知識同時，延伸了認知領域，從而有利于激發同學們的求知欲望和探索新事物的熱情。

參考文獻

[1]范石軍.飼料中濫用抗生素危害多多[J].河北畜牧獸醫，2002（08）：36.

[2]張翠，王昕陟，齊愛嶺.二甲酸鉀對斷奶仔豬生長性能和免疫指標的影響[J].畜牧與獸醫，2011（02）：43-46.

[3]王聰，黃應祥，劉強，等.丙酸鈣對泌乳早期奶牛泌乳性能和代謝產物的影響[J].中國獸醫學報，2009（10）：1338-1343.

[4]林麗芳.添加山梨酸、乙醇對紫花苜蓿和白三葉發酵品質的影響[D].南京農業大學，2010.