酸化劑在仔豬日糧中的重要作用

（石家莊市動物疫病預防控制中心河北石家莊050000）

酸化劑在仔豬日糧中的重要作用

呂潔

（石家莊市動物疫病預防控制中心河北石家莊050000）

多年來，酸化劑一直應用于豬的營養日糧，特別是在仔豬日糧中應用更為廣泛。酸化劑具有減輕或避免仔豬斷奶后產生的不良后果。丁酸是酸化劑的一種，它擁有一些特殊的特點使其看起來不只是一種酸這么簡單。除了具有良好的抗菌作用之外，丁酸還可以刺激胰腺分泌物的產生，包括胰蛋白酶（有效促進食物消化和吸收）。丁酸同時也可以改善電解質和水分的吸收，并且減少腹瀉的發生率，是動物回腸和直腸的黏膜偏愛的一種能量的來源。通過無機酸和有機酸結合的酸化劑，連同丁酸鈉在內，可以成為確保仔豬平穩度過斷奶后階段的一種有效解決方案。

1 酸化劑的作用

酸化劑的作用方式是依賴于降低pH值，從而限制病原菌的繁殖；使腸道pH值處于胃部的水平，有助于日糧中蛋白質的吸收和利用；一些有機酸還可進入細菌的細胞質內部的能力，能夠破壞細菌的新陳代謝，影響其繁殖。

保持較低pH值相當于胃部水平是非常必要的：可以幫助阻止病原體進入消化道，減少發病率，并且較低pH值在消化吸收的過程中也是有幫助的。例如，胃蛋白酶原在pH值為2時被迅速激活，但是在pH值為4時激活很慢，適合胃蛋白酶的最佳pH值是2或3.5，但是當pH超過3.5時，胃蛋白酶活性下降。仔豬在胃部產生鹽酸（HCl）的能力比較有限，特別是在哺乳階段，只有通過乳酸桿菌作用于乳糖產生的綜合乳酸對此進行部分的補償。

斷奶后，胃酸（HCl）分泌不足將導致pH值升高。成熟的豬只胃部的pH值一般處于2-2.5之間，然而在仔豬斷奶階段胃部的pH處于3.9-4.7（甚至更高）也是很常見的。由于仔豬斷奶后日糧一般含有高水平的鈣（碳酸鹽）和高蛋白，使得胃部pH值上升這種情況充滿了更多的挑戰，因為它們就具有了高緩沖能力。當胃部出現高于必需pH值的情況，將導致在胃中未消化的蛋白質被運送到小腸中，這些未被消化的蛋白質是大腸桿菌最佳的培養基，使其增殖迅速，最終導致腹瀉的發生。為了降低pH值，最佳的酸化劑需要具有一個較低的蛋白激酶A值（類似磷酸）。

為什么使用酸化劑的一個理由是它們的抗菌作用。大部分的致病菌，例如沙門氏菌，能夠在pH4-9范圍存活，但是最佳增殖pH范圍是6-8。因此低于或者高于該pH范圍的環境都將抑制此類細菌的增殖。當pH非常低的時候（例如pH=3時），氫離子（H+）可以快速穿過細菌的細菌膜，打破其內部的平衡進而使細菌移動；這種結果是一種細胞內的酸化作用，損傷或瓦解細菌關鍵的生物化學過程。但是將pH值降到極值是不現實的，因為酸對人類和動物都具有腐蝕性和危險性的，同樣對養殖設備也有危害。此外，幾乎不太可能顯著改變動物腸道內的pH值，因為腸道的內環境穩定系統，與飼料的緩沖能力相結合，能夠減少pH值的變化。

有機酸（屬于弱酸）擁有一種不同的抗菌作用模式。在溶解狀態中，有機酸的不帶電荷的酸性分子和它們各自的帶電荷單元（例如丙酸/丙酸鹽）之間存在著pH值的平衡。有機酸抗菌作用方式的關鍵基礎理論是當有機酸未解離時（非電離的，更多親脂性的），能夠穿透細菌細胞壁并且破壞某些特定類型細菌的正常生理學活動。有機酸將以非電離的結構穿過細菌細胞膜。由于酸性分子的解離比例是隨著pH值增加而增加，一旦有機酸進入附近的細胞就會暴露存在于pH值中性細胞內的細菌并且分離，從而在細菌細胞質內釋放一個陰離子(-)和一個質子(H+)；細菌內部pH將降低，因此對pH敏感的細菌不能承受內外環境中pH值的巨大差異，一種特殊的機制（H+-ATP酶泵）將會使細菌內部的pH值恢復到正常水平。但這一過程需要消耗大量能量，最終使得細菌停止增殖，甚至完全死亡。

酸化劑的陰離子(A-)部分完全陷入細菌內部，因為A-只能以非解離狀態經自由擴散的方式通過細胞壁。A-的積累對細菌來說已成為一種毒素，通過復合機制作用，其結果導致抑制細菌的新陳代謝反應,大分子鏈合成減少,細胞膜被破壞。相反的，對于pH值不敏感的細菌（例如乳酸菌）能夠忍受內外環境中pH值的巨大變化，如果內部pH值變得足夠低，有機酸將重新以非解離結構脫離細菌體，與進入時相同的路線。另一種理論解釋這種方式，革蘭氏陽性菌的細胞內部含有高濃度的鉀，可以提供抗衡陽離子中和酸化劑的陰離子。

酸化劑的解離常數是一項重要的參數需要被考慮的，在特定的pH值時，解離的濃度與非解離的是相同的。這就意味著例如甲酸（pKa=3.75），即pH在3.75時，50%甲酸分解，50%的不解離。有機酸的抗菌活性更多是依賴于它們自身的pKa和動物腸道內部的pH值。例如，當pH值為5時，乳酸和甲酸只有5%處于非解離狀態，而丁酸則有40%以非解離狀態存在。這也意味著，當pH值為5時，丁酸的抑菌效果是乳酸和甲酸的8倍。

2 丁酸不僅僅是一種酸

丁酸，也叫正丁酸，是一種羧酸，化學結構式是CH3CH2CH2-COOH。丁酸是糖類物質在單胃動物的腸道或反芻動物的瘤胃內通過細菌發酵產生的天然產物。丁酸，丙酸，乙酸屬于揮發性脂肪酸。丁酸通常是以丁酸鈉的形式添加到動物飼料中，丁酸鈉更容易被處理，因為它是固體比較穩定，氣味也要淡得多。在大腸中，丁酸鈉迅速的被吸收并向腸道上皮細胞提供能量，促進鈉和水的吸收。多年來，不同的研究表明丁酸鈉對腸道上皮細胞具有積極作用，可以增加腸絨毛的高度，腸隱窩的深度，增加腸道對營養物質的吸收。更多當前的研究顯示，丁酸鈉對胃和腸的黏膜上皮細胞具有抗炎作用。免疫系統受到更少的影響，有利于營養物質的全面吸收和利用。丁酸鈉對商品豬的體增重和料肉比是有積極意義的。

丁酸鈉的另一個好處是對豬腸道微生物菌群的明顯效果。眾所周知，揮發性脂肪酸具有抑制腸桿菌科細菌（沙門氏菌，大腸桿菌）的作用。揮發性脂肪酸能夠以非游離狀態通過自由擴散的方式穿透微生物的細胞膜，進入其細胞內部。一旦進入細菌細胞內，酸分子開始解離，從而降低細菌內部的pH，導致內部細胞壞死。丁酸易溶于水，酒精等溶劑。丁酸相比其他酸具有更高的擴散系數，更短的結構鏈，因此也就更容易穿過細菌細胞膜。實驗數據顯示，丁酸鹽使大腸桿菌減少50%的濃度要遠遠低于其他的揮發性脂肪酸，如醋酸鹽和丙酸鹽。在家禽，丁酸在控制腸炎沙門氏菌方面比乙酸，甲酸和丙酸更有效率。

3 選擇好的酸化劑

理想狀態下，酸化劑應該首先在飼料中起作用（殺菌消毒），其次確保胃部的pH值足夠低，最終是在腸道中還起作用，協助控制病原菌。不幸的是，沒有任何一種酸能夠保證同時滿足所有這三種功能的，因此不同的酸需要按比例混合以達到想要的效果。

強酸（較低pKa值，較強的酸堿效果）和弱酸（較高pKa值，具有抗菌作用）的結合，將會形成一種有效的障礙物阻礙病原菌增殖，增強飼料的安全性。酸性較強的無機酸如磷酸，有機酸有富馬酸，檸檬酸。另一方面，必須使用一些有機酸例如丁酸，甲酸和乳酸，因為它們具有抗菌的特性，有機酸對pH值也有一定影響。

混合不同高質量的有機酸有益于擴大酸化劑的影響范圍，例如甲酸的基本作用是可以抑制酵母菌和大腸桿菌和沙門氏菌。然而乳酸菌和霉菌能夠抵抗甲酸的抑制作用。更進一步的試驗表明，乙酸可以抑制多種細菌的增殖，但是對酵母菌和霉菌作用微乎其微。丙酸對霉菌的抑制作用更好，但是抑菌的效率較低，對酵母菌無效，因為酵母菌可以代謝丙酸。相對的，甲酸對大腸桿菌的最小抑菌濃度是乙酸和丙酸的5倍。另一種有機酸，乳酸的主要作用是可以對抗有害菌，大多數的霉菌，酵母菌可以代謝乳酸。

正確的組合方案是不同pKa值的酸，對不同的病原菌都有特殊的功效，在最低使用劑量下，提供高效協同的作用，這樣的酸化劑才是最佳的酸化劑。■（編輯：趙曉松）