豬飼料中酸化劑替代抗生素的前景分析

孟俊英，賈 驥，羅長輝

（1.廣州智特奇生物科技有限公司，廣州 510663；2.遼寧省重大動物疫病應急中心，沈陽 110161）

抗生素作為生長促進劑用于豬禽飼料已有50多年的歷史。但由于抗生素大范圍應用而引起的藥物殘留和耐藥性，可能導致人類自身的健康受到威脅。所以，2006年歐盟頒布在飼料中全面禁用抗生素的法令，日本和韓國也分別在2008年和2011年宣布禁止在畜禽飼料中使用抗生素。在此期間，對于畜禽飼料中抗生素替代品的研究就成為飼料科研人員的工作重點。研究表明，抗生素的促生長作用完全歸因于其抗菌活性和由此帶來的動物生理效應。因此，尋找抗生素替代物更加重視具有抗菌活性的天然分子物質。在歐盟所推薦的產品中，有酸化劑、甜味劑、香味劑、微生態制劑、酶制劑、植物提取物等。本文就酸化劑替代抗生素的現狀和應用前景作一分析。

1 酸化劑的概念、種類和作用機理

酸化劑從最初的以降低飼料pH為目的到目前的以提高動物腸道健康水平、調節腸道微生態為目的，是與人們對幼齡動物腸道發育的理解逐漸深入分不開的。最初，酸化劑大多以無機酸為主，曾經認為無機酸的主要作用是降低pH，有機酸的功能是抑菌和抗菌。而斷奶仔豬首要解決的問題是降低胃內pH。但是后來發現，有機酸的抗菌作用是pH依賴型的，其抗菌作用與其在腸道的解離狀態密切相關。這些有機酸是由結構為R-COOH組成的簡單羧酸類，包括脂肪酸和氨基酸。但是，并非所有這些有機酸都對腸道微生物區系有作用。事實上，與特定抗菌活性有關的有機酸都是短鏈酸（C1-C7），它們或是簡單的一元羧酸如甲酸、乙酸、丙酸和丁酸，或是帶有一個羥基（通常在a -碳原子上）的羧酸如乳酸、蘋果酸、酒石酸和檸檬酸。這些酸的部分鹽類也顯示有促進生長的作用。與抗生素相比，有機酸的抗菌功能主要是：

1.1 殺菌防霉作用

由于有機酸在低pH環境下是親脂的，并且可以自由擴散到細菌或真菌細胞中。一旦進入細胞，pH的變化就會引起這些弱酸的離解。有機酸的多重作用就是由于這種細胞內的離解和由此引起的細胞反應。抗菌活性是在腸道腸腔中，有機酸解離出的自由質子（或許還有陰離子）對細菌或真菌細胞的損害作用的結果。低pH對有機酸抗菌活性的重要性，可以解釋為其對酸的離解的影響。在低pH條件下，大多數有機酸以非離解形式存在。非離解有機酸是親脂的，并能擴散到細胞膜中，包括細菌和霉菌的細胞膜。一旦在細菌胞質中pH較高，就會引起酸的離解，造成細胞內容物pH降低，從而對酶學反應和營養素轉運體系產生破壞性作用。另外，將H+轉移到胞外是耗能過程，這將降低用于擴散的可利用能量，達到一定程度的殺菌作用。這種直接抗菌活性可促成有機酸作為防腐劑的使用。

抗生素的主要作用是抗菌；其對消化率和生產性能的改善作用，可以解釋為對胃腸道微生物區系的影響及隨之免疫刺激的減少。有機酸具有抗菌活性，但同時還顯示出抗菌活性以外的效果。某些細菌品種的減少與飼喂有機酸有關，對于一些耐酸品種如大腸桿菌、沙門氏菌和彎曲桿菌尤為有效。

1.2 提高動物對飼料中蛋白質和能量的消化率

抗生素和有機酸都能提高動物對飼料中蛋白質和能量的消化率。其作用方式是降低動物的基礎免疫應答水平，通過降低氨、抑制細菌生長或代謝、或降低有害微生物總量的方式，促進機體免疫介質的合成與分泌。Eckel等（1992）和Eidelsburger 等（1992）曾描述斷奶仔豬飼喂1.25%甲酸時，胃、小腸和盲腸中氨的濃度顯著降低的情形，這可能由于氨基酸的微生物脫氨減少，氨基酸的吸收增強所致，最終的觀察結果是飼喂有機酸的豬，氮的消化率提高，氨的排出減少。

與抗生素不同，有機酸的抗菌活性依賴于pH。在胃內，當pH的降低到更有利于胃蛋白酶活性的最佳值時，在胃蛋白酶原被激活的同時，也激活了和蛋白消化有關的其他酶原。低pH的另一個作用是提高微生物植酸酶的活性。微生物植酸酶有2個最適pH，即pH 2.5和pH 4.5～4.7，而且植酸在較低pH條件下易溶解得多，這些作用結合起來，表現為動物對飼料中磷的消化率和存留量均有改善。

1.3 調節腸道微生態環境

有機酸具有改變腸道微生物區系的作用，包括與酸化有關的其他作用，消化酶和微生物植酸酶活性的提高以及胰腺分泌的增加。還有證據表明，有機酸的存在，可以促進胃腸黏膜的生長，尤其是一元脂肪羧酸如丁酸。有機酸能降低豬腸腔里消化物的pH，特別是在前腸。

1.4 促進生長

研究證實，有機酸對生長豬生產性能有影響，尤其是早期斷奶仔豬。Partanen（2001）綜述此前這方面的文獻，在只考慮單個酸的存在而不考慮抗生素和銅的情況下的數據分析結果。在對46頭斷奶仔豬和23頭育肥豬的試驗中，添加甲酸、延胡索酸、檸檬酸和二甲酸鉀使飼料報酬顯著改善。

2 酸化劑與抗生素作用比較

酸化劑在抗菌性能方面與抗生素有共同之處，但作為抗生素的替代性產品，酸化劑還具有如下優勢：

2.1 直接營養作用

現今以乳酸、檸檬酸、富馬酸、蘋果酸等有機酸為主要成分的酸化劑，在動物胃腸道中除了殺菌抑菌之外，大都可以進入腸道上皮細胞，氧化供能，因而不存在殘留，污染動物體外環境。而抗生素大多為細菌或霉菌發酵、純化而成，結構復雜多樣，殺菌譜廣，部分經機體吸收入血，經肝、腎降解后排出體外（如紅霉素），部分不被吸收而直接排入體外環境（如黃霉素），大多不能為機體吸收利用。

2.2 無抗性

細菌對于一些營養物質，是具有適應性的，而有機酸如乳酸，是一些細菌代謝的終產物，不能被細菌利用；而部分抗生素可進入到細菌的細胞之內，通過抑制或干擾細菌DNA的復制達到抑菌目的，如此則一旦細菌的DNA出現耐性質粒，則該抗生素的效果即消失，這也正是歐盟在飼料中禁用抗生素的初衷。并且試驗證實，耐藥性細菌在經過數十代的脫敏培養之后，又重新對該抗生素藥物敏感。所以與抗生素相比，酸化劑在此方面有著明顯的優勢。

2.3 經濟性

酸化劑和抗生素單就添加的經濟性而言，是略遜于后者的。添加抗生素的收益能達到1∶8～10，而添加酸化劑的收益一般在1∶5～8。我們知道，抗生素的添加效果在環境比較差的飼養場效果更明顯，而在環境良好的養殖場則效果不明顯甚至有負作用。酸化劑則不同，它的作用效果相對溫和，對機體腸道內環境只起到調節作用，因而長期效益更為突出。不過考慮到飼料的適口性提高、貯存期延長等附加價值，則在飼料中應用酸化劑，是一個不錯的選擇。

3 酸化劑替代抗生素的前景

現今國內養殖業形勢下，資源與環境的矛盾日益突出，養殖業逐漸向專業化、規?；?、集團化的方向發展。與此同時，消費者對食品安全的關注度也越來越高。最近5年來，國內飼料業和養殖業遭遇的一系列事件，已經使業內人士越來越重視飼料產業的可持續發展。飼料原料及添加劑產品的質量穩定性，是首要考慮的問題。

3.1 禁用抗生素得到業內更多認可

近年來的一些報告顯示，在丹麥、瑞典等養豬業比較發達的國家，禁用抗生素之后并沒有造成豬只的疫病泛濫和大批死亡，反而豬只的生產性能穩步提高。如今1頭母豬年提供商品仔豬數在20頭以上，而我國目前1頭母豬年提供商品仔豬數僅能達到13～14頭，要知道我國每年要花去大量的外匯購買最好的種豬，就豬種而言，差異并沒有那么大。那么差異就在于養豬業的規范化程度。在過去的很長時間里，國內養豬業主要靠廣大的散養戶支撐的，養豬條件簡陋，基本沒有相應的疫病防治措施。在2003—2006年這幾年中，大多飼養者仍是單單增加了圈欄數量，而沒有后續的防疫措施；大量非農企業和個人的介入又為這一現象推波助瀾，結果導致2006年下半年疫病的大暴發。

其實，2010年是一個契機，當時玉米價格一路攀升，一些中小型養豬戶由于資金缺乏，或是改用配合料，或是棄養，配合飼料市場份額開始迅速擴大，這為抗生素的規范使用創造了很好的機會，畢竟飼料環節的工業化程度高于養殖環節。農業部適時出臺了1224號文件，以及《飼料原料目錄》、《飼料添加劑目錄》，加上之前的168公告，這樣真正能在飼料中應用的藥物飼料添加劑（包括抗生素）的品種就十分有限。2008年和2011年，日本和韓國先后宣布在飼料中禁用抗生素。因此，國內禁用抗生素的呼聲也日益高漲。

3.2 消費者對健康和環保的意識增強

現今，人們對豬肉的質量要求更加嚴格，對風味、口感、外觀等更為“挑剔”，這就使得生產企業愿意把更多的投入用于保持豬的健康方面。為了保證生豬質量，屠宰產業鏈向上、飼料企業產業鏈向下延伸到養豬環節上來。不過，之前的養豬小區由于門檻低，一直給人以臭氣熏天、蒼蠅亂飛的景象。所以，新建的養豬場特別是規?；B豬場由于技術、資金、管理等原因，并不如人意，并且在環保和生物安全方面，規模化豬場欠缺的很多，但總體的環保意識增強。

3.3 酸化劑研發方面的不斷革新

在酸化劑研發方面，從最初的無機酸為主到有機酸與無機酸復合，再到有機酸為主，并且開發針對仔豬特定生理階段的包膜型酸化劑，用了不到15年時間。正如動物營養學界蛋白質研究不斷聚焦低分子功能肽一樣，短鏈脂肪酸研究也是目前脂肪酸研究的熱點。雖然丙酸、乙酸等酸化劑的功能早在20世紀80年代已開始受到人們的重視。由于短鏈脂肪酸本身揮發性較強，且對人體有一定的刺激性。因此，酸化劑的載體處理就成了很關鍵的一個技術環節。有報道稱，使用經包被的某酸化劑斷奶仔豬的腸道較對照組增加1.6 m。為了滿足飼料混合均勻度的要求，流散性也成為酸化劑應用的一個考察方面?？傊?，對酸化劑研究的深入能幫助飼料配方設計人員更好地應用酸化劑。如調整飼料組分，選擇酸結合力較低的飼料原料，控制飼料中石粉、磷酸氫鈣及藥物用量等。

從以上分析來看，酸化劑作為抗生素替代物，在豬飼料中的應用前景十分令人看好。