二甲酸鉀的應用及其替代抗生素的研究進展

唐茂妍，池樹宏，吳海坤，馬 鑫

（1.廣州市江豐生物科技有限公司，廣州 510945；2.天津牧豐飼料有限公司，天津 300380）

2001年7月，歐盟首次批準了FORMI?LHS[由BASF和Norsk Hydro聯合開發，主要成分為二甲酸鉀（KDF）]，為豬飼料抗生素促生長劑的替代品[Commission Reg.（EC）No.1334/2001]。自此，二甲酸鉀引起了營養學界和養殖界的廣泛關注與深入研究。

1 二甲酸鉀的特性

商品二甲酸鉀通常為白色或微黃色的結晶性粉末，無刺激性氣味，易溶于水，極易吸濕。KDF由一分子甲酸和一分子甲酸鉀通過氫鍵相連，水溶液呈酸性，在酸性條件下穩定，在中性或偏堿性條件下易分解成甲酸鹽和甲酸[1]。與甲酸相比，KDF具有刺激性小，腐蝕性低，在飼料中易添加等優勢。

2 二甲酸鉀對畜禽養殖的影響

通常認為二甲酸鉀的作用是甲酸鹽和甲酸的協同效應。現有的關于二甲酸鉀對畜禽生產的影響主要集中在生產性能、腹瀉率、消化道微生物區系、食糜pH的研究上。

2.1 二甲酸鉀在豬生產中的應用

自歐盟發布二甲酸鉀作為抗生素促生長劑的替代品以來，研究者做了大量試驗驗證KDF對于斷奶仔豬、生長豬和母豬生產性能、腹瀉率、生化指標等的影響。結果多數試驗認為，KDF對豬生長有正面效應，也有少數試驗發現KDF對所選定的試驗動物生長指標無顯著影響。研究發現，KDF添加量、動物品種和日糧類型是造成這一差異的主要原因。

2.1.1 對豬生產性能的影響

以斷奶仔豬為目標動物的試驗中，多數試驗結果表明適量的二甲酸鉀可顯著改善仔豬日增重和飼料效率，但對采食量的影響不大。楊祿良等在含復合抗生素的商品仔豬（35日齡斷奶，杜×長×大三元雜交）日糧中添加不同梯度二甲酸鉀（0.5%、1.0%和1.5%），隨著日糧中二甲酸鉀添加量增加，仔豬日增重提高，但1.0%和1.5%二甲酸鉀組間日增重并無顯著差異（P＞0.05）[2]。這與武書庚等的研究結果相似，二甲酸鉀改善了仔豬日增重和料重比，尤其在飼養前期效果明顯[3]。聞愛友等在21日齡斷奶仔豬日糧中添加二甲酸鉀（0、0.6%、1.2%、1.8%），仔豬平均日增重和飼料轉化率逐步改善，并且添加量以1.2%為宜[4]。Paulicks等試驗表明，不論日糧能量水平高低，添加二甲酸鉀產品Formi LHS（1.8%）均可提高仔豬飼料轉化效率，降低仔豬腹瀉率[5]。李兆勇等選用體重相近（28±2日齡）三元雜交仔豬，考查不同梯度二甲酸鉀對常規酸化劑和抗生素的替代效果，發現斷奶仔豬日糧中添加二甲酸鉀0.6%具有復合酸化劑的促生長效果；斷奶仔豬日糧中添加二甲酸鉀（＞1.0%）可以起到酸化劑和抗生素的雙重作用[6]。黃建華等以21日齡斷奶的杜×長×大三元雜交仔豬為試驗動物，日糧中梯度添加二甲酸鉀（0.7%、1.1%、1.5%），結果表明二甲酸鉀1.1%和1.5%組仔豬日增重分別比對照組提高4.9%和5.4%，飼料轉化效率分別提高2.8%、3.4%[7]。李夢嬌等在28日齡斷奶仔豬日糧中添加二甲酸鉀10 g·kg-1，發現試驗期末KDF組仔豬體重分別比基礎日糧組和抗生素組（硫酸粘桿菌素16.6 mg·kg-1+吉他霉素45 mg·kg-1+喹乙醇83 mg·kg-1）仔豬提高了9.9%和8.0%（P＜0.05）[8]。

二甲酸鉀在肥育豬上也取得正向效果。董殿元等以杜×長×大三元肥育豬（體重62.33±1.45 kg）比較了KDF和黃霉素的使用效果，發現KDF組和黃霉素組仔豬在試驗期末體重、日增重和料重比均與對照組差異顯著；KDF組和黃霉素組仔豬在這三個指標上則未見顯著差異[9]。

二甲酸鉀與其他添加劑的聯合使用也有協同效應。翟振亞等試驗結果表明，二甲酸鉀與凝結芽孢桿菌聯合使用（1%+200 g·t-1），仔豬的日增重和料重比顯著優于抗生素組和二甲酸鉀單獨使用組；并且1%二甲酸鉀組仔豬血清IgM含量顯著高于抗生素組[10]。

2.1.2 對豬消化道微生物和腹瀉率的影響

二甲酸鉀可優化消化道菌群結構和數量，但不同試驗所得最適添加量不同。KDF對于消化道菌群的影響研究為其替代抗生素提供了理論基礎。在斷奶仔豬日糧中添加二甲酸鉀可同時降低消化道食糜和糞便中大腸桿菌、乳酸菌和酵母菌數量，表明二甲酸鉀可抑制腸道微生物的生長和代謝，這與抗生素的作用機理類似[4,11-12]。武書庚等研究認為，二甲酸鉀與抗生素無頡頏作用，在降低腹瀉和死亡率以及抵抗疾病方面有一定協同效應[2]。含復合抗生素的仔豬（35日齡斷奶，杜×長×大三元雜交）日糧中添加不同梯度二甲酸鉀（0.5%、1.0%和1.5%），結果發現二甲酸鉀1.0%和1.5%組仔豬腹瀉率顯著低于0.5%組[2]。黃建華等在21日齡斷奶的杜×長×大仔豬日糧中添加二甲酸鉀（0.7%、1.1%、1.5%），發現低添加組仔豬消化道乳酸桿菌顯著提高，高添加組（1.5%）仔豬消化道大腸桿菌數顯著降低，可見KDF與抗生素合理搭配能改善消化道菌群平衡[13]。也有研究認為KDF比抗生素更有利于仔豬建立健康的腸道菌群，在斷奶后1周，抗生素組（硫酸粘桿菌素16.6 mg·kg-1+吉他霉素45 mg·kg-1+喹乙醇83 mg·kg-1）仔豬直腸內容物的乳酸桿菌顯著低于對照組，而KDF組與對照組無差異；斷奶后第1、2和5周抗生素組和KDF組仔豬直腸內容物中腸桿菌含量均顯著低于基礎日糧組[8]。

除了與抗生素的搭配使用和替代試驗之外，KDF與飼料加工工藝結合也取得良好作用效果，二甲酸鉀有降低腸道大腸桿菌的趨勢，而飼料粗粉碎有增加腸道乳酸桿菌的趨勢，粗粉碎飼料同時添加KDF可降低糞便中的沙門菌以及在豬群中的感染率[14]。

單層平板擴散實驗以及液體培養法體外抑菌實驗結果表明，不同KDF添加量均有明顯抑菌效果，但從經濟實用的角度考量，飼料中添加0.1%較為適宜[15]。

2.2 二甲酸鉀在雞生產中的應用

二甲酸鉀對于禽類生產性能的影響效果不一。戶陸女等比較二甲酸鉀與苯甲酸、山梨酸在黃羽肉雞生產中的使用效果，發現二甲酸鉀對試驗雞生長性能無顯著影響，而日糧中添加苯甲酸（6 g·kg-1）顯著降低肉雞日增重和日采食量，并顯著降低肉雞腹脂率，日糧中添加山梨酸（6 g·kg-1）顯著提高肉雞的飼料轉化效率[16]。Mikkelsen等在Cobb肉公雛中的試驗結果也表明，在未攻毒和攻毒的情況下，KDF對日增重和飼料轉化率均無顯著影響[17]。而Ragaa等在1日齡肉仔雞日糧中添加二甲酸鉀5 g·kg-1，肉雞體增重增加，料重比降低[18]。

日糧中添加KDF可改善部分肌肉品質指標[18]。二甲酸鉀可提高肉仔雞屠宰率、胸肌率和腿肌率，有降低胸肌和腿肌pH的趨勢，顯著提高肌肉系水力（P＜0.05），但對肌肉乳酸脫氫酶和琥珀酸脫氫酶活性無顯著影響（P＞0.05）[16]。

在日糧中添加二甲酸鉀2.25和4.50 g·kg-1可顯著降低壞死性腸炎引起的肉雞死亡率；攻毒15 d時KDF并未表現出對空腸產氣莢膜梭菌的抑制效果，攻毒35 d后，與負對照組相比，二甲酸鉀4.50 g·kg-1組空腸產氣莢膜梭菌和大腸桿菌的數量顯著降低（P＜0.05）[17]。

2.3 二甲酸鉀在水產動物中的應用

二甲酸鉀可顯著改善南美白對蝦的體重和生產力指數（P＜0.05）[19]。鯰魚餌料中添加二甲酸鉀0.2%，連續飼喂32周，可顯著提高鯰魚的增重、飼料效率以及蛋白質效率，死亡率顯著降低[20]。尼羅羅非魚（初始重53.49±6.15 g）餌料中添加KDF（0.2%和0.3%）可提高其采食量、增重、特定生長率、餌料轉化效率、蛋白質轉化率及表觀蛋白質消化率；并且0.3%二甲酸鉀有改善腸道菌群的趨勢，攻毒后添加KDF可有效降低羅非魚的累積死亡率，這種對疾病的抵抗力呈現劑量效應[21]。梁超等試驗表明，二甲酸鉀對刺參有顯著的促生長效果，以特定生長率（SGR）為指標，利用折線模型確定刺參飼料中二甲酸鉀的最適添加量為0.806%；餌料中添加二甲酸鉀1.0%或1.2%，顯著提高了刺參體腔細胞的吞噬活性及活性氧產量[22]。當飼料中添加二甲酸鉀0.4%～1.2%時，刺參腸道弧菌數顯著低于對照組；并且攻毒時的累計發病率顯著低于對照組和KDF0.2%組（P＜0.05）[22]。

3 二甲酸鉀作用機理研究

夏雙雙等在28日齡斷奶仔豬日糧中添加KDF 1%，顯著降低仔豬胃黏膜中生長抑素（SS）和膽囊收縮素（CCK）的mRNA相對表達量，提高了質子泵（H+-K+-ATPase）mRNA表達量，而胃泌素mRNA水平沒有變化[23]。研究表明，KDF能夠通過調節胃黏膜中基因表達來影響仔豬胃酸分泌功能。周亞麗等研究結果表明，二甲酸鉀顯著下調了垂體中生長激素受體（GHR）的表達，顯著上調下丘腦中胰島素樣生長因子-Ⅰ受體（IGF-ⅠR）、肝臟中胰島素樣生長因子（IGF-Ⅰ）、IGF-ⅠR、磷酸稀醇式丙酮酸羧激酶（PCKI）和果糖-1,6-二磷酸酶（FBPl）mRNA的表達，這可能與二甲酸鉀調控仔豬生長機能有關[24]。字正浩從消化道微生物種類與含量變化以及菌群多樣性分析，發現KDF可改變致病菌生存環境，減少消化道有害菌的過度增殖，但不影響乳酸桿菌生長[25]。此種不同于抗生素的抑菌機制有助于建立更健康的消化道微生物區系，從而促進動物生長及降低腹瀉發生。

4 二甲酸鉀的應用前景

農業農村部已明確宣布至2020年底，所有飼料中禁止使用藥物飼料添加劑。因而“減抗/替抗”的相關技術成為研究熱門，特別是有抑菌殺菌作用的添加劑如何與其他飼料成分合理搭配成為研究重點。二甲酸鉀作為一種化學結構簡單、可在體內最終分解代謝的有效抑菌物質，在畜禽飼料中的應用具有廣闊前景[26-28]。