酸化劑在畜禽生產中的作用

胡貴麗，丁 鵬，宋澤和，賀 喜

（湖南農業大學動物科學技術學院，長沙 410128）

在肉雞飼料中添加抗生素能提高肉雞產量和改善飼料效率，殺死宿主腸道內致病菌[1]。抗生素廣泛用于獸醫領域減少發病率。然而，濫用抗生素也產生各種殘留、耐藥性等問題，這對食品衛生產生潛在威脅[2]。研究表明，高水平的抗生素殘留如四環素、環丙沙星等，主要發生在肉雞的肝、腎、胸中[3]。早在2006年，歐盟就已經禁止了抗生素在畜禽生產中的使用。因此，替代抗生素的產品越來越受到大家的關注。有機酸能提高飼糧中營養物質的蛋白質、礦物質的消化率，有望成為替代抗生素的產品之一[4]。

1 酸化劑的分類

酸化劑能提高飼料酸度，以液體或粉末的形式通過與水或飼料結合，在動物攝入后可改善其消化道環境來滿足營養需要及疾病預防需要的一類添加劑[5]。最初酸化劑作為一種風味添加劑，用于改善飼料的適口性[6-7]。隨著研究的深入，發現飼料酸化劑還具有降低飲水和飼料中的pH和酸結合力的特點，同時會提高消化道中消化酶活性，對消化道中某些重要的酶（如胃蛋白酶原等）有激活的作用[8]。酸化劑對腸道微生態平衡也有一定的維護作用，減少疾病的發生，對蛋白質等營養物質的消化吸收也有促進作用[9]。酸化劑主要包括單一酸化劑和復合酸化劑。其中，單一酸化劑又包含有機酸和無機酸。研究表明，無機酸可降低pH，而有機酸可抑菌[10]。

1.1 無機酸化劑

磷酸、鹽酸和硫酸是主要使用的幾種無機酸化劑，其中使用最多的是磷酸。無機酸具有價格低、酸性強、分解快等特點，使用時能加快降低消化道內的pH，但也會對食道和胃產生灼燒，使胃酸分泌受抑制，影響胃的正常功能。但無機酸主要引起胃中pH變化，對腸道的作用較小。因此，使用無機酸來抑菌的作用效果是非常有限的，可能還會對胃的正常功能產生抑制作用[11]。另外，無機酸對飼糧中的電解質平衡也有一定的影響，飼糧中電解質平衡遭到破壞時會引起動物采食量下降，對動物生長會產生嚴重的影響，提高飼料報酬率，增加生產成本[12]。無機酸的添加量也不宜過高，高劑量會腐蝕飼料加工機械并嚴重損傷動物口腔黏膜。

1.2 有機酸化劑

有機酸化劑主要分為大分子酸（如延胡索酸、檸檬酸、蘋果酸等）和小分子酸（如甲酸、乙酸、丙酸等）。大分子酸的作用主要是通過影響胃腸中pH來間接影響腸道微生態區系，促進了有益菌的增殖，減少了有害菌的數量。此類有機酸的作用主要在胃中發揮，對小腸的作用較小，而且因為相對分子質量較大，單位重量的酸分子釋放出的氧離子比較少，因此對pH的降低作用不如小分子有機酸[13]。小分子有機酸的作用主要是通過降低環境中的pH，抑制革蘭氏陰性菌實現的。因其可以破壞細菌細胞膜，干擾細菌酶的合成，從而影響病菌的復制，最終發揮抗革蘭氏陰性菌的作用[14]。雖然有機酸化劑價格高于無機酸，但因其適口性良好，抑菌作用較強，并對動物生長性能有較好的作用效果，因此在生產上應用較廣[15]。

1.3 復合酸化劑

復合酸化劑是指將兩種或是兩種以上的單一酸化劑按照一定的比例配合而成，可選擇多種酸配合在一起，也可選擇酸和鹽類配合在一起[5]。復合酸化劑因多種酸組分配合在一起，在使用中可起到很好的協同作用，對生產也有促進作用。因為復合酸化劑避免了單一酸化劑功能單一、添加量大、腐蝕性強等的缺點，因此復合酸化劑取代了單一酸化劑，促進了酸化劑的應用[5]。

2 酸化劑對動物機體的作用

2.1 降低胃腸pH，提高消化酶活性，促進營養物質消化吸收

酸化劑對動物消化道內pH有調節作用，創造適宜的環境，促進消化酶的激活、抑制有害微生物的增殖，有效減少病原菌感染，減緩腸道應激[16]。因此消化道中pH的變化對畜禽消化吸收起著重要的作用。消化酶活性影響著學畜禽消化吸收功能，特別是是胃蛋白酶。研究表明，pH＜4.0時，胃蛋白酶活性在最強，pH＞6時幾乎失活，同時，糜蛋白酶、胰蛋白酶、淀粉酶等活性均與消化道內pH密切相關[17]。添加有機酸能改變胃中pH，有機酸能促進為分泌鹽酸，降低pH，刺激胃蛋白酶原激活率[18]。冷向軍等體外研究表明，隨pH下降，胃粘膜胃蛋白酶原激活率呈3次曲線上升[19]。因此，適當降低畜禽胃內的pH，有助于提高胃蛋白酶的活性，促進蛋白酶原的激活，提高蛋白質在胃內的消化。而蛋白質的分解對十二指腸中胰蛋白酶的分泌有促進作用，使蛋白質完全分解吸收，同時滿足機體營養需要，減少疾病的發生。郭鵬等研究表明，添加復合酸化劑0.2%肉雞消化道pH降低，十二指腸蛋白酶和淀粉酶活性有提高趨勢[20]。王紀亭等研究表明，添加復合酸化劑0.3%，可提高鯉魚肝胰臟、前腸和中腸中蛋白酶活性，對淀粉酶和脂肪酶活性有提高趨勢[21]。孔路軍等研究表明，飼糧中配合添加EM（有效微生物群）和酸化劑能使肉仔雞腸內容物總蛋白酶活性增強[22]。雖然在一定程度上降低胃中的pH有利于蛋白酶原的激活，但胃液中酸的過量分泌會反饋性的抑制酸和胃蛋白酶原的分泌[23]。

添加酸化劑也能促進營養物質消化吸收。酸化劑通過降低胃腸道中的pH，使酸性食糜進入小腸后，促進腸抑胃素的分泌，反射性的抑制胃的蠕動，使食物與胃液、腸液充分接觸，有利于營養物質的消化吸收。有機酸可提高飼糧中干物質、蛋白質和能量的消化率，提高體內氮的沉積。

2.2 提高礦物質和維生素的利用率

堿性環境下，飼糧中的維生素和微量元素易形成鹽類物質，這種物質難溶且不易被吸收。飼料中添加酸化劑能提高礦物質和維生素的利用率，這是由于酸化劑可與一些礦物質元素形成易被動物機體吸收的絡合。檸檬酸和延胡索酸等能與Ca、Zn、Fe、P、Mg等礦物質形成絡合物，從而提高這些礦物元素在體內的吸收[24]。劉嘉莉等研究表明，添加丁酸鈉700 mg·kg-1能降低鴨糞中氮6.15%、有機物4.32%和銅21.69%，降低糞便中磷、氨氮和鋅含量，且以700 mg·kg-1添加水平效果較好[25]。雞體內礦物元素代謝受多種因素的影響。研究表明，雞蛋中的礦物元素，不僅影響著商品蛋營養價值，而且對種蛋孵化和雛禽品質也有一定的影響[26-27]。同時，在酸性環境下，也有利于維生素（如維生素A、維生素D）的吸收。研究表明，在肉用仔雞飼糧中添加的延胡索酸0.2%后，雛雞肝內VA含量比對照組提高22.8%[28]。

2.3 調控胃腸道微生物菌群平衡

胃腸道內微生態平衡是直接關系著畜禽健康，影響腹瀉的主要原因之一，這其中與有害菌的繁殖和有益菌的抑制密切相關。酸化劑可通過降低胃腸道pH間接引起胃腸道微生態區系的改變，促進有益菌的增殖，并抑制有害菌。酸化劑是一種可替代抗生素的添加劑。抗生素在殺菌的時候無選擇性，不僅對有害菌有抑制作用，同時對有益菌也有抑制作用。大多數腸道有害菌易在中性和偏堿性的環境中生存，如葡萄球菌適宜的生存的環境為pH 6.8～7.5，大腸桿菌為6.0～8.0，在pH＜4的環境下均會大量失活，而腸道中有益菌（如乳酸菌）在pH為3.5時仍能生長良好。添加復合酸化劑能起到減少疾病、維持機體健康的作用，這是通過抑制有害菌的繁殖，促進有益菌群的生長實現的，同時乳酸菌的增殖又會代謝產生乳酸、H2O2等物質，從而起到抑制病原菌繁殖、促進有益菌生長和維持腸道微生態平衡的作用。

研究表明，在畜禽飼料中，酸化劑可調節腸道pH、微生態菌群的平衡，減少宿主腸道內有害細菌，提高飼料利用率，改善畜禽生長性能和健康狀況[28]。朱宇旌等研究表明，添加包被酸化劑會影響肉雞盲腸中微生物的數量，促進乳酸桿菌增殖，抑制大腸桿菌[29]。研究表明，酸化劑可以抑制腸道內大腸桿菌群和梭狀芽孢桿菌的增殖，增加回腸中乳酸桿菌的數量[30]。在早期就有報道過酸化劑對禽類胃腸道內環境有顯著的作用效果[31]。也有研究表明，添加磷酸-乳酸復合酸化劑對21和42日齡肉雞盲腸大腸桿菌的增殖有抑制作用，但對乳酸桿菌數量無顯著影響[32]。

添加復合酸化劑能預防雞壞死性腸炎，能降低有害菌如沙門氏菌和彎曲桿菌等的載體數量。Walsh等研究表明，添加不同比例的復合酸化劑能有效地減少糞便中沙門氏菌的數量[33]。曹志華等研究表明，酸化劑能抑制肉雞空腸內大腸桿菌和沙門氏菌的增殖，保持消化道內良好的微生態平衡，減少毒素的產生，有效地控制消化道感染造成機能障礙和腹瀉[34]。并且，有機酸本身還有很好的殺菌作用，可以通過電離出氫離子來降低消化道pH，從而破壞有害菌的適宜生存環境，也能擴散進入細胞內，使細胞內pH降低，影響病原菌細胞中物質的代謝及細胞膜的完整，從而起到抗菌作用[35-36]。Machado等對肉雞進行沙門氏菌的攻毒試驗結果表明，飲水中添加有機酸能顯著降低22和42日齡肉雞盲腸和嗉囊中沙門氏菌的感染率[37]。

2.4 改善小腸黏膜形態

消化道對于動物來說非常重要，和動物能否健康成長密切相關。飼糧進入消化道后，大部分營養物質都在小腸被吸收。因此小腸的絨毛長度、隱窩深度、黏膜厚度以及絨毛表面積就是衡量小腸消化吸收功能的重要指標[38]。研究表明，丁酸可以促進腸道形態結構的發育，通過更新中間細胞而刺激腸絨毛膜的修復[39]。因為丁酸的作用，可以在蛋雞飼糧中添加有機酸來預防產蛋后期蛋雞出現腸黏膜損傷，絨毛長度減小，從而導致消化能力下降的問題。Abdelfattah等研究表明，在基礎飼糧中分別添加乙酸、檸檬酸和乳酸1.5%和3.0%均能提高胰臟指數和小腸密度，促進飼料的消化吸收[40]。Jerzsele等研究表明，飼糧添加脂肪包膜丁酸鈉0.15%可增加仔雞絨毛高度，對V/C無影響[41]。García等試驗結果表明，飼糧中添加甲酸能促進營養物質消化吸收，添加甲酸5 000、10 000 mg·kg-1能促進49日齡肉雞腸道生長，且甲酸添加量為10 000 mg·kg-1時對肉雞腸道的作用最佳[42]。有機酸也可以促進腸壁表皮生長，因此，營養物質的代謝和吸收也會得到改善[43]。

2.5 提高動物抗應激能力，增強機體免疫

復合酸化劑中的一些酸可以直接參與機體代謝，提供能量。檸檬酸、蘋果酸、延胡索酸等是參與體內三羧酸循環的中間產物，而乳酸也是糖代謝的中間產物，這些有機酸能直接參與代謝，為機體提供能量[44]。在生產中，分群、轉運、運輸等應激因素均可導致畜禽抵抗力下降，使畜產品品質下降，進而導致生產效益和經濟效益下降。在飼料中添加酸化劑，比如延胡索酸、檸檬酸等可緩解應激。延胡索酸具有鎮定作用，會抑制中樞神經，使機體活動減少，能緩解應激所引起的不良效果。而應激情況下，延胡索酸可用于緊急合成ATP，起到抗應激的作用，比葡萄糖形成能量的途徑要短[45]。夏季高溫時，家禽容易發生呼吸性堿中毒，適當添加檸檬酸可以在家禽內產生CO2和碳酸氫鹽，對呼吸性堿中毒有預防作用，減輕家禽夏季高溫熱應激[46]。研究表明，添加檸檬酸0.5%可以促進肉仔雞免疫功能，改善其健康狀況[47]。研究發現，在妊娠后期及泌乳期母豬飼糧中添加檸檬酸10～15 g·kg-1，可促進母豬的體液免疫功能，并通過初乳對仔豬產生有益的影響[48]。

3 酸化劑對飼料的作用

3.1 改善適口性，提高動物采食量

酸化飼糧的適口性是影響畜禽生長反應的重要因素。加入有機酸后，飼料發出的淡淡酸味能掩蓋其中某些不良的味覺反應，改善飼料適口性，能促進畜禽采食。口腔中的酸味能刺激唾液分泌，提高食欲，而酸化劑也有這個特點，刺激動物口腔分泌唾液，對蛋白質、微量元素的消化均有益處。但是，添加量也要適當，過多會也會造成適口性下降，采食量降低，進而影響體增重。

3.2 降低飼料pH和酸結合力

在飼糧中添加酸化劑對飼料的影響是不一致的，由于酸化劑的種類繁多，各類物質的添加量也存在差異，而飼糧本身的配置不同，這些均會造成飼料pH存在差異。低pH飼糧能改善幼齡動物消化不良的問題。因為幼齡動物的消化道發育不完全，胃酸的分泌量較少，同時也易引起腹瀉等反應，添加酸化劑后能降低胃腸pH，改善幼齡動物對營養物質的消化吸收。飼料青貯過程中添加酸化劑也可降低青貯料的pH，使營養物質更易被消化吸收。酸結合力是衡量飼料酸度的重要指標之一，是影響胃腸酸度和游離酸含量的主要外源因素。酸結合力較高的飼料進入消化道后，會與游離酸結合，使消化道中pH上升，降低營養物質的消化率，特別是幼齡動物，對其生長性能影響較大。研究表明，飼糧中酸結合力較低時，會促進回腸對氨基酸的消化[49]。

3.3 防霉、防腐、抗氧化，延長保質期

生產上使用的大多數酸化劑對真菌都有較好的抑制和殺滅功能，能起到防霉作用。有研究表明，檸檬酸與抗氧化劑復合，能提高抗氧化性[50]。延胡索酸等抗氧化劑在在預混料中添加使用可以提高VA、VC的穩定性。月桂酸單甘油酯和單辛酸甘油酯都是較好的防腐劑，大量使用在食品保存中[51-52]。生產中的防霉、防腐、抗氧化劑的有機酸種類較多，在使用時可以結合起來，使得作用加強，從而達到更好的效果[53-54]。

4 復合酸化劑的應用前景和存在的問題

隨著經濟的發展和社會的進步，消費者對動物產品的質量和安全性有了新的要求。酸化劑不但具有降低胃腸道pH，維持腸道微生態平衡的作用，也對飼料防腐防霉具有一定的積極影響。酸化劑作為一種多功能的飼料添加劑，使用后安全無殘留，是未來飼料產業發展的可靠選擇之一。目前，酸化劑在生產上使用仍存在較多的問題。酸化劑的種類較多，在選擇使用時要注意合理選擇種類和劑量；一些酸化劑在動物生產上的作用機制尚未探明。因此在不同動物不同生理階段要確定不同的劑量，同時可根據不同有機酸及其鹽類、無機酸各自的特點安全環保的使用。總之，酸化劑是一種潛力巨大的飼料添加劑。