二甲酸鉀在動物養殖中的應用研究進展*

盧艷敏，劉海鵬

(衡水學院 生命科學學院， 河北 衡水 053000)

抗生素作為促生長飼料添加劑在養殖業中發揮了非常重要的作用，極大地促進了畜牧業的發展。但由于抗生素的濫用，導致細菌的耐藥性增加，甚至出現了許多藥物無法治療的超級細菌，另外還存在動物機體免疫力下降，畜禽內源性感染和二重感染，藥物殘留等毒副作用，給環境、養殖業和人類健康造成了嚴重的威脅。2006年1月歐盟全面禁止使用抗生素作為飼料添加劑，較發達國家也采取了禁用與限用措施。為了畜牧業的健康發展，許多國家致力于開發和推廣綠色飼料添加劑來替代抗生素，以生產出安全、營養的動物產品，滿足人們的需要。

二甲酸鉀是一種有機酸鹽，分子結構簡單、獨特，在飼料生產中容易操作，具有完全的生物降解性，無腐蝕性，能有效抑制胃腸道致病菌[1]，且對畜禽無毒害，在體內無殘留，適口性好，因此二甲酸鉀作為抗生素的替代物受到廣泛的重視。2001年二甲酸鉀被歐盟批準用于飼料中(Commission Reg.(EC)No. 1334/2001)，它是歐盟批準的第一種用于替代抗生素促生長劑的非抗生素類飼料添加劑。2003年4月，歐盟批準將商品二甲酸鉀在斷奶仔豬飼料中的最高安全添加量提高到1.8%[2]。我國于2005年批準二甲酸鉀用做飼料添加劑。(新飼證字(2005)03號)

1.二甲酸鉀的理化性質

二甲酸鉀(Potassium diformate，KDF)又稱為雙甲酸鉀，是由甲酸分子和甲酸鉀分子形成的有機酸鹽，由甲酸的羰基與甲酸鉀的羥基通過氫鍵締合而成，分子式為HCOOH·HCOOK，相對分子質量為130.14。二甲酸鉀為白色結晶性粉末，無味，易溶于水，高溫下易分解，在酸性條件下較穩定，在中性或偏堿性的條件下分解為甲酸鉀和甲酸，在動物體內最終被降解為CO2和H2O。

2.二甲酸鉀的作用機制

2.1降低腸道pH

當飼糧進入胃中，由于胃液呈酸性，故二甲酸鉀不被分解；當二甲酸鉀到達腸道后，在腸道分解為甲酸和甲酸鉀，同時釋放出氫離子，從而降低了胃腸道pH值。Ragaa等(2016年)研究發現，日糧中添加5g/kg的二甲酸鉀，可以顯著降低肉雞胃、十二指腸、空腸和回腸的pH值，同時也降低了嗉囊、盲腸、結腸，但差異不顯著[3]。日糧中添加二甲酸鉀可以降低胃和十二指腸的pH值，添加0.9%的二甲酸鉀可以顯著降低十二指腸的pH值[4]。Mroz等(2000年)報道，進食4個小時后，有超過93%的甲酸鹽和鉀(來自于二甲酸鉀)出現在豬的十二指腸中，在采食65分鐘后，十二指腸的pH值降低了0.3―0.5單位，pH值的降低對胃腸道細菌具有直接的抑制效應[5]。

2.2調節胃腸道微生物菌群的結構

二甲酸鉀能夠降低胃腸道的pH，抑制或殺死大腸桿菌、沙門氏菌等有害菌群，增加乳酸桿菌數量，改善動物腸道微生物菌群結構。實驗結果表明，日糧中添加二甲酸鉀能夠影響感染沙門氏菌仔豬的腸道菌群，降低仔豬消化道大腸桿菌的數量，同時減少排泄物中沙門氏菌的數量[6]。在斷奶仔豬日糧中添加10g/kg的二甲酸鉀，能增加胃和回腸中乳酸菌的數量，降低空腸、盲腸和直腸中的腸桿菌數量[7]。黃建華等(2013年)研究發現，在斷奶仔豬日糧中添加1.5%二甲酸鉀可以提高腸道乳酸桿菌含量，降低大腸桿菌含量，且乳酸桿菌與大腸桿菌比值明顯升高[8]。

二甲酸鉀在腸道中分解為甲酸分子和甲酸鉀分子，小腸中存在完整的甲酸分子，因此能夠降低肉雞的產氣莢膜梭菌，控制雞壞死性腸炎[9]。飼料中添加5g/kg的二甲酸鉀可以顯著降低肉雞胃腸道pH值，有效減少盲腸梭狀芽胞桿菌和沙門氏菌以及大腸桿菌的數量[3]。

2.3促進營養物質的消化和吸收

在動物日糧中添加二甲酸鉀，能夠降低使胃腸道pH，刺激胃蛋白酶原和胃蛋白酶的分泌，提高胃蛋白酶的活性，從而促進了日糧養分的消化與吸收，減少了氮、磷的排泄。

研究發現，肉雞日糧中補充二甲酸鉀，可以促進胃腸道上皮細胞增殖，從而提高粗蛋白的消化率和氮沉積[3]。Christian(2011年)報道當KDF進入小腸后，可以顯著影響動物對養分的利用[10]。斷奶仔豬日糧中添加10g/kg的二甲酸鉀能夠提高養分的表觀消化率，降低腹瀉指數和次數[7]。

2.4增強免疫機能，緩解應激

二甲酸鉀能夠提高仔豬平均日增重和飼料轉化率，在一定程度上防止仔豬的斷奶應激，降低仔豬腹瀉率和死亡率，且不影響適口性[11]。張翠等(2011年)研究二甲酸鉀對斷奶仔豬生長性能和免疫指標的影響，結果表明，在斷奶仔豬日糧中添加二甲酸鉀可以提高斷奶仔豬的日增重，降低料重比，IgA、IgM、IgG水平明顯提高[12]。

2.5作為飼料保藏添加劑

二甲酸鉀能有效抑制飼料中霉菌等有害成分，其特殊的化學結構能更好的延長飼料的保存時間。

3.二甲酸鉀在動物生產中的應用研究

3.1在豬日糧中的應用

研究發現，二甲酸鉀可以改善豬的生長性能，當日糧中添加10g/kg的二甲酸鉀，明顯提高了斷奶仔豬的體重，增加了胃液乳酸濃度[13]。 李兆勇等(2011年)在斷奶仔豬日糧中添加0.6%、1.0%、1.4%的二甲酸鉀用于替代酸化劑和抗生素，結果表明，日糧中添加0.6%的二甲酸鉀具有與酸化劑相同的促生長效果；日糧中添加1.0%以上的二甲酸鉀可以起到酸化劑和抗生素的雙重作用；日糧中添加二甲酸鉀可以減少仔豬腹瀉[14]。肥育豬日糧中添加6g/kg的二甲酸鉀，顯著增加了日增重，降低了料重比，與添加抗生素(0.125g/kg的黃霉素預混劑)具有相似的促生長作用，并且對胴體性狀和肌肉品質未產生不良影響[15]。字正浩(2013年)研究結果表明，在仔豬日糧中添加二甲酸鉀可以提高斷奶仔豬的飼料利用率，提高斷奶仔豬的生長性能和健康水平，有效減少斷奶后仔豬腸道內容物大腸桿菌的數量[16]。張仁明(2010年)研究發現，日糧中添加二甲酸鉀可以提高斷奶仔豬的平均日增重、料肉比、腸絨毛高度，而對腸道發育及消化酶活性沒有顯著影響[17]。

3.2在雞日糧中的應用

肉仔雞日糧中添加5g/kg的二甲酸鉀可以顯著增加體增重、屠宰率，顯著降低飼料轉化率，改善免疫指標，降低胃腸道pH值，有效控制腸道細菌感染，促進腸道健康[3]。日糧中添加4.5g/kg二甲酸鉀顯著提高肉雞的日增重和飼料報酬，達到與黃霉素(3mg/kg)相同的效果[18]。

二甲酸鉀的抗菌活性減少了微生物與宿主對營養素的競爭以及內源氮的損失，也降低了亞臨床感染的發生率和免疫介質的分泌，從而改善了蛋白質與能量的消化率，減少氨和其他抑制生長代謝物的產生量[5]；并且腸道pH值的降低能夠刺激胰蛋白酶的分泌和活性，提高營養物質的消化和吸收，使氨基酸更適合體內蛋白質的沉積，從而提高胴體的瘦肉率[19]。Selle等(2004年)發現當日糧二甲酸鉀水平在6g/kg時，可以顯著提高肉雞日增重和采食量，而對飼料效率沒有顯著影響，當日糧二甲酸鉀水平在12g/kg時，可以提高氮沉積5.6%[20]。周麗等(2009年)研究結果表明，飼糧中添加二甲酸鉀顯著提高肉雞日增重，提高飼料轉化率及對飼料養分的消化率，并且對高溫條件下肉雞維持正常行為具有一定積極作用[21]。Motoki 等(2011)報道，當日糧中二甲酸鉀含量為1%時可以顯著增加肉仔雞的體重，胸肌、大腿和翅膀的重量，但對氮沉積，腸道pH及腸道菌群沒有影響[22]。戶陸女等(2009年)發現，日糧中添加6g/kg二甲酸鉀，可以顯著提高肌肉的系水力，并有降低胸肌和腿肌pH1h的趨勢，但對生長性能沒有顯著影響[23]。Mikkelsen(2009年)報道，二甲酸鉀也可以減少腸道產氣莢膜梭菌的數量，當日糧二甲酸鉀含量在4.5g/kg時，能顯著降低壞死性腸炎肉雞的死亡率，但二甲酸鉀對于肉仔雞的生長性能沒有顯著影響[9]。

3.3在水產養殖中的應用

飼料中添加二甲酸鉀可以提高南美白對蝦的增重，特定生長率、存活率、生產力指數，降低餌料系數[24]。何夙旭等(2006年)研究發現，飼料中添加0.8%的二甲酸鉀可以明顯改善南美白對蝦的生長、降低飼料系數、提高存活率[25]。梁超(2011年)研究表明，飼料中添加二甲酸鉀可以顯著提高刺參的特定生長率，顯著降低刺參腸道弧菌數及發病率[26]。日糧中添加二甲酸鉀，能改善羅非魚的生產性能和飼料轉化率，達到與黃霉素相同的效果[27]。

3.4其他應用

青貯原料因植物種類不同，青貯難易程度有很大差異，因此對于難以青貯的飼料在青貯時通常會加進一些添加劑來影響青貯的發酵作用，二甲酸鉀可以作為青貯添加劑促進發酵。研究發現，將二甲酸鉀添加到苜蓿青貯飼料中，經過60天的青貯，二甲酸鉀可以有效的降低青貯飼料的pH值，抑制有害菌，減少飼料中的丁酸、乙醇、氨態氮濃度，降低腸桿菌、酵母、霉菌、梭菌的數量，同時減少青貯飼料干物質損失，增加可溶性碳水化合物[28]。Yuan等(2017年)報道，二甲酸鉀可以快速降低青貯飼料的pH值，有效抑制蛋白質的水解[29]。Wen等(2017年)實驗結果表明，二甲酸鉀作為青貯添加劑，可以快速降低青貯飼料的pH值，降低丁酸含量，減少干物質的損失，有效保存可溶性碳水化合物[30]。

4.結語

將二甲酸鉀作為抗生素替代品添加到動物飼料中，能夠促進飼料營養物質的消化和吸收，改善動物的生長性能、飼料轉化率，調節胃腸道微生物菌群的結構，有效抑制有害菌，促進動物健康生長，降低死亡率。二甲酸鉀作為飼料添加劑具有廣闊的應用前景，目前有關二甲酸鉀的研究主要集中于斷奶仔豬和肉仔雞，而在其他動物飼料應用中的研究較少，而且對于二甲酸鉀的作用機理、影響因素以及注意事項等還不清楚，有待于進一步深入研究，為二甲酸鉀的應用提供更多的數據，從而促進我國養殖業健康穩定的發展。