饲用有机酸的研究进展

谢建华曾岳明 吴秀丽

1广西参皇养殖集团有限公司，玉林 537000；2广州立达尔生物科技股份有限公司，广州 510663

随着科技的进步和人们生活水平的提高，食品安全问题日益成为社会关注的焦点。饲料是畜牧业生产的源头，直接关系到畜产品的质量，控制好饲料的安全是畜牧业生产的关键。由于抗生素的使用存在安全隐患，目前美国和欧盟已撤消了在动物饲料中使用非治疗性抗生素。研发替代抗生素的新型饲料添加剂势在必行。研究表明，抗生素的促生长作用主要归功于他们的抗菌活性。因此，具有抗菌活性的天然生物分子是最佳的候选物。其中，有机酸在目前的国际市场上应用最为广泛。有机酸可以抑制并杀灭饲料中的病原微生物，但它与抗生素作用机制不同，不会产生耐药性，有机酸在动物生产中的促生长作用和抗菌方面的功能已经得到普遍的认可，在家畜、家禽和水产养殖中都有良好的应用前景。

1 有机酸的种类

有机酸（Organic acids）是一些酸性有机化合物的统称，多溶于水或乙醇，在自然界中常以游离态或盐、酯的形式存在，最常见的有机酸是羧酸。

羧酸分子中烃基上的氢原子被其他原子或原子团取代的衍生物叫取代羧酸。重要的取代羧酸有卤代酸、羟基酸、酮酸和氨基酸等。这些化合物中有些参与动植物代谢的生命过程，有些是代谢的中间产物，有些具有显著的生物活性，能防病、治病。

饲用酸化剂中常见有机酸包括：甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乳酸、苯甲酸、山梨酸、富马酸（也称延胡索酸）、柠檬酸、酒石酸、苹果酸等。使用最广泛且效果较好的是乳酸、柠檬酸和富马酸。目前国内外的饲用酸化剂总的来说可以分为单一酸化剂和复合酸化剂两大类。

复合型酸化剂是指以某一种酸作为主要有效成分，再配合其它的一种或几种酸来达到协同作用的酸化剂。任何一种酸对有害菌群的抑制和对有益菌的激活作用都需要在一定的pH条件下进行，几种可在不同pH范围起作用的有机酸复合在一起，从而拓宽了酸化剂的抑菌范围。复合型酸化剂克服了单一型酸化剂功能单一、添加量大、腐蚀性强等缺点，现在已逐步取代单一型酸化剂，成为饲用酸化剂发展的趋势。

2 有机酸对动物体的作用机制

2.1 改善动物肠道微生态平衡

早期断奶仔猪胃肠道内乳酸菌数量骤降，大肠杆菌剧增，导致肠道微生态区系失衡，正常生理功能紊乱。有机酸能降低胃肠道pH值，抑制有害微生物的繁殖和生长，减少营养物质的消耗，促进有益菌的增殖。研究结果表明，酸性环境有利于乳酸菌的增殖，对大肠杆菌等有害微生物有抑制作用；且乳酸杆菌的代谢产物--乳酸能够阻碍大肠杆菌与肠道内受体结合，抑制大肠杆菌生长。有机酸还可以抑制饲料、圈舍、动物肠道内的沙门氏菌及其它病原体繁殖，减少后段肠道氨气和有毒多胺类物质的产生。

2.2 提高机体免疫力和抗应激能力

一些有机酸直接参与机体酶促反应，提供动物应激时所需能量，如延胡索酸、柠檬酸等(王霄燕，2002)。延胡索酸是三羧酸循环中有氧代谢的必需组分，分子所含能量与葡萄糖相等，但其生能途径比葡萄糖短，在应激状态下可用于ATP的紧急生成而起到抗应激的作用。此外，延胡索酸还具有镇静作用，可减少机体活动，较好缓解热应激症状。柠檬酸可通过增加抗体数量和增强巨噬细胞活力的方式来辅助机体抵抗病原微生物。

大肠杆菌、葡萄球菌和梭状芽孢杆菌在猪肠道内繁殖的最适 pH 值分别为 6.0～8.0、6.8～7.5、6.0～7.5，pH值小于4时存活率大大降低。科研和生产实践的研究结果表明，在日粮中加入适量的酸化剂后，鸡肠炎等消化系统疾病的发病率显著下降，鸡群整体健康状况和生产性能明显改善，日增重提高。

2.3 促进营养物质的消化吸收

胃蛋白酶、胰蛋白酶、羧肽酶、淀粉酶等均在酸性环境中具有较高的酶活力。在动物饲料中添加有机酸可使胃内pH值下降，从而激活胃蛋白酶原，促进蛋白质分解，进而刺激十二指肠胰蛋白酶的分泌，使蛋白质完全分解吸收。

有机酸降低消化道内容物pH值，使小肠分泌肠抑素，反射性抑制胃蠕动，减慢胃排空速度，使蛋白质有较多时间在胃内消化，减轻小肠负担，提高肠道内养分消化率，改善粗蛋白及能量消化率。

有机酸还具有螯合作用，可作为配体与钙、磷、铜、铁、锌等金属离子形成生物效价较高的配位化合物，从而有利于后部肠道对这些矿物元素的吸收。

2.4 提高日粮的适口性

饲料中添加有机酸，使得饲料含了有机酸特有的香味，能刺激味蕾细胞分泌唾液，提高采食量。

3 影响有机酸作用效果的因素

3.1 有机酸种类及剂量

不同有机酸的理化性质、生物学特性、抑菌效果不同。如富马酸能强烈抑制葡萄球菌、链球菌和大肠杆菌的生长繁殖，但对乳酸菌无抑制作用；甲酸、丙酸对沙门氏菌、真菌、梭状芽孢菌及大部分革兰氏阳性菌等有较强的抑制作用；山梨酸能有效抑制酵母及霉菌的生长。

有机酸在胃中吸收速度太快，就无法到达小肠，不能有效降低小肠中pH值。有研究表明，只有极少量的丙酸能够到达肉仔鸡消化道下段和盲肠；而甲酸和丙酸混合物，只有在嗉囊和沙囊中才有较高的浓度。

有机酸的添加量过大或过小都达不到预期的效果。不能把pH值调节到适宜水平，也不能更充分地提高消化酶的活力。添加过量也会破坏酸碱平衡，一定程度上还有可能引发代谢性酸中毒。

3.2 日粮系酸力

日粮组成是影响仔猪消化道酸度的主要外源性因素，其中日粮的系酸力（acid binding capacity）是最重要的因素之一。它能反映出饲料的酸碱缓冲能力的大小。一般定义为100g饲料或原料pH值达到4.0时所消耗盐酸的毫摩尔数。大量研究表明，断奶仔猪日粮的系酸力在20左右较佳。

3.3 日粮蛋白质种类和水平

不同类型蛋白质在胃肠道消化所需的酸度不同。例如，奶产品需要的适宜pH值为4，大豆蛋白和鱼粉则需要pH值为2.5。

饲料中植物性蛋白质含量较高时有机酸的用量较高。饲料中含较多蛋白质、矿物质等缓冲力较高的物质时，添加有机酸的效果较差。日粮中含乳制品(奶粉、乳清粉等)时，有机酸添加量较低，因为在动物体中乳糖可以转化为乳酸，从而降低动物对酸的需要量。玉米-豆粕型日粮比成分复杂的日粮需要的有机酸量小，以大豆蛋白为主的日粮比酪蛋白日粮需要的有机酸量小。

3.4 有机酸的添加时间

饲喂时间对有机酸的作用效果也有很大影响，一般来说，饲喂幼龄家畜、家禽的效果要优于成年家畜、家禽。猪的最佳时间一般是4～5周龄。研究表明，断奶前两周饲喂有机酸的效果要优于断奶后两周，时间越推后，效果越不明显。

4 有机酸的应用效果

早期的酸化剂主要针对早期断奶仔猪的断奶综合症，目前酸化剂已逐渐在水产动物及家禽上得到推广应用，并取得了较好的应用效果。

断奶综合症是仔猪对断奶及环境变化等应激源产生的一系列十分复杂的生理过程。主要表现为生长缓慢、精神萎靡、食欲降低、消化不良、抗病力下降、腹泻等症状。Manner（1976）和 Cranwell等（1989）提出断奶仔猪胃酸分泌不足可能与断奶综合症发生有关。当仔猪胃内容物中酸量不足时，胃蛋白酶活性下降，造成蛋白质消化吸收障碍，并引起胃肠道微生态失衡，最终导致生产性能降低。成年猪胃内正常pH为2.0～2.5，而常用的仔猪补食料和断奶料pH为5.8～6.5。这样不仅会使蛋白酶无法有效地发挥其消化作用，而且为病原菌提供了适宜的生长环境。在饲料中添加酸化剂能很好地维持仔猪胃肠道正常的pH，激活消化酶并为之提供理想的消化环境，从而改善动物消化功能，提高饲料转化率，减少由病菌引起的腹泻。大量的试验表明，酸化剂可提高饲料的适口性，改善动物消化功能，提高饲料利用率，增强免疫力，促进生长。

研究表明，在日粮中添加柠檬酸，仔猪增重可提高 3.6%～38.67%（李四元等，1997；王学玲，1995；王尚荣，1994；周菊香，1994；刘作华，1992）。李德发等（1993）在仔猪料中加1%柠檬酸后，粗蛋白消化率、氮利用率、干物质消化率分别提高了6.1%、2.7%和 2.28%。Kirchgesser和 Roth（1982）、Giesting等（1991）均有类似报道。Scipinaie（1979）报道，添加柠檬酸可使胃、结肠和直肠的大肠杆菌分别减少38.1%、62.5%、66.7%。张心如等（1995）报道，玉米-豆饼型日粮添加1%柠檬酸，可使仔猪饲料利用率提高5.05%，腹泻率下降41.88%。陈斌（1995）、候永清（1996）也有类似报道。一般认为柠檬酸的添加量在1%～2%时效果较好。富马酸在欧洲使用较为普遍。在仔猪日粮中添加富马酸可使仔猪增重提高7%～13.8% （Risly 等 ，1991；Giesting 等 ，1985；Bolduan，1988；李伟，1994；王水明，1994；许万详，1995）。一般认为富马酸添加量在2%～3%时效果较好。

酸化剂在水产上有着广泛的应用，但不同鱼类对酸化剂的需求和敏感度可能存在较大差异。如适量柠檬酸可有效提高草鱼、中国对虾、鲤鱼及罗非鱼的生长性能，但对胡子鲶却无明显的促生长作用。有研究者认为，对于鲤鱼及一些无胃鱼类由于它们很少或不能分泌胃酸，不能有效地利用鱼料中的磷，因此饲料的酸化显得尤为重要 （Nose和Arai，1976）。添加有机酸可将植物性饲料和骨粉中的磷消化，使可溶性磷的含量增加，从而提高磷的利用率。

有机酸在家禽上主要作为抗应激添加剂使用。另有研究表明，有机酸能有效防止沙门氏菌对肉鸡嗉囔的感染，从而降低了屠宰加工过程中遭受污染的风险。

以乳酸为主的复合酸化剂适口性较佳，具有较高的代谢能，还具有抑制病原菌的效果。有研究表明，在仔猪日粮中添加乳酸，日增重可提高9%，饲料转化率提高10%。日粮添加乳酸可降低仔猪消化道大肠杆菌数，提高乳酸菌的数量。据报道，添加1%的混合酸（0.5%的柠檬酸和0.5%的乳酸）可降低仔猪腹泻发病率30%。德国和前苏联的一些研究数据也表明，在仔猪日粮中添加酸化剂可使腹泻率降低20%～50%，而且日增重明显提高。黄兴国（2003）使用复合酸化剂（磷酸、乳酸、柠檬酸和富马酸）显著提高了仔猪的日增重（5.1%～9.1%）、饲料转化率（5.5%～9.4%），显著降低了仔猪腹泻率，提高经济效益22.61%～40.69%。

复合酸化剂克服了单一有机酸和无机酸的缺点，诸多试验研究表明，复合酸在使用效果方面优于单一酸（Kirchgessner等，1991）。复合酸化剂能够显著提高断奶仔猪的日增重和饲料转化率，并显著促进猪消化器官的发育。多数研究者认为，在仔猪断奶（3～5周龄）后的1～2周内饲粮酸化处理效果明显，其通常添加量为0.3%～1.5%。

5 结束语

有机酸作为一种高效、无污染、无残留的促生长和抑菌的绿色环保饲料添加剂，符合取代抗生素作为生长促进剂的要求，已成为行业关注的焦点。但当前影响有机酸应用的主要原因是使用效果不稳定，成本相对较高。今后应重点加强以下三方面的研发工作，解决好有机酸在畜牧生产中存在的问题。一是加强不同有机酸制剂对动物体的作用机制研究，以及不同有机酸配比优化与生产工艺的研发，开发出专用高效的复合酸制剂；二是结合动物品种、消化生理特点及饲粮的类型，酸化剂最适添加量的研究，为生产和使用提供开展科学依据，以保证应用效果；三是开展有机酸与益生素、酶制剂等绿色饲料添加剂配伍应用的研究，以不断提高酸化剂的使用效果。