猪饲料中酸化剂替代抗生素的前景分析

孟俊英，贾 骥，罗长辉

（1.广州智特奇生物科技有限公司，广州 510663；2.辽宁省重大动物疫病应急中心，沈阳 110161）

抗生素作为生长促进剂用于猪禽饲料已有50多年的历史。但由于抗生素大范围应用而引起的药物残留和耐药性，可能导致人类自身的健康受到威胁。所以，2006年欧盟颁布在饲料中全面禁用抗生素的法令，日本和韩国也分别在2008年和2011年宣布禁止在畜禽饲料中使用抗生素。在此期间，对于畜禽饲料中抗生素替代品的研究就成为饲料科研人员的工作重点。研究表明，抗生素的促生长作用完全归因于其抗菌活性和由此带来的动物生理效应。因此，寻找抗生素替代物更加重视具有抗菌活性的天然分子物质。在欧盟所推荐的产品中，有酸化剂、甜味剂、香味剂、微生态制剂、酶制剂、植物提取物等。本文就酸化剂替代抗生素的现状和应用前景作一分析。

1 酸化剂的概念、种类和作用机理

酸化剂从最初的以降低饲料pH为目的到目前的以提高动物肠道健康水平、调节肠道微生态为目的，是与人们对幼龄动物肠道发育的理解逐渐深入分不开的。最初，酸化剂大多以无机酸为主，曾经认为无机酸的主要作用是降低pH，有机酸的功能是抑菌和抗菌。而断奶仔猪首要解决的问题是降低胃内pH。但是后来发现，有机酸的抗菌作用是pH依赖型的，其抗菌作用与其在肠道的解离状态密切相关。这些有机酸是由结构为R-COOH组成的简单羧酸类，包括脂肪酸和氨基酸。但是，并非所有这些有机酸都对肠道微生物区系有作用。事实上，与特定抗菌活性有关的有机酸都是短链酸（C1-C7），它们或是简单的一元羧酸如甲酸、乙酸、丙酸和丁酸，或是带有一个羟基（通常在a -碳原子上）的羧酸如乳酸、苹果酸、酒石酸和柠檬酸。这些酸的部分盐类也显示有促进生长的作用。与抗生素相比，有机酸的抗菌功能主要是：

1.1 杀菌防霉作用

由于有机酸在低pH环境下是亲脂的，并且可以自由扩散到细菌或真菌细胞中。一旦进入细胞，pH的变化就会引起这些弱酸的离解。有机酸的多重作用就是由于这种细胞内的离解和由此引起的细胞反应。抗菌活性是在肠道肠腔中，有机酸解离出的自由质子（或许还有阴离子）对细菌或真菌细胞的损害作用的结果。低pH对有机酸抗菌活性的重要性，可以解释为其对酸的离解的影响。在低pH条件下，大多数有机酸以非离解形式存在。非离解有机酸是亲脂的，并能扩散到细胞膜中，包括细菌和霉菌的细胞膜。一旦在细菌胞质中pH较高，就会引起酸的离解，造成细胞内容物pH降低，从而对酶学反应和营养素转运体系产生破坏性作用。另外，将H+转移到胞外是耗能过程，这将降低用于扩散的可利用能量，达到一定程度的杀菌作用。这种直接抗菌活性可促成有机酸作为防腐剂的使用。

抗生素的主要作用是抗菌；其对消化率和生产性能的改善作用，可以解释为对胃肠道微生物区系的影响及随之免疫刺激的减少。有机酸具有抗菌活性，但同时还显示出抗菌活性以外的效果。某些细菌品种的减少与饲喂有机酸有关，对于一些耐酸品种如大肠杆菌、沙门氏菌和弯曲杆菌尤为有效。

1.2 提高动物对饲料中蛋白质和能量的消化率

抗生素和有机酸都能提高动物对饲料中蛋白质和能量的消化率。其作用方式是降低动物的基础免疫应答水平，通过降低氨、抑制细菌生长或代谢、或降低有害微生物总量的方式，促进机体免疫介质的合成与分泌。Eckel等（1992）和Eidelsburger 等（1992）曾描述断奶仔猪饲喂1.25%甲酸时，胃、小肠和盲肠中氨的浓度显著降低的情形，这可能由于氨基酸的微生物脱氨减少，氨基酸的吸收增强所致，最终的观察结果是饲喂有机酸的猪，氮的消化率提高，氨的排出减少。

与抗生素不同，有机酸的抗菌活性依赖于pH。在胃内，当pH的降低到更有利于胃蛋白酶活性的最佳值时，在胃蛋白酶原被激活的同时，也激活了和蛋白消化有关的其他酶原。低pH的另一个作用是提高微生物植酸酶的活性。微生物植酸酶有2个最适pH，即pH 2.5和pH 4.5～4.7，而且植酸在较低pH条件下易溶解得多，这些作用结合起来，表现为动物对饲料中磷的消化率和存留量均有改善。

1.3 调节肠道微生态环境

有机酸具有改变肠道微生物区系的作用，包括与酸化有关的其他作用，消化酶和微生物植酸酶活性的提高以及胰腺分泌的增加。还有证据表明，有机酸的存在，可以促进胃肠黏膜的生长，尤其是一元脂肪羧酸如丁酸。有机酸能降低猪肠腔里消化物的pH，特别是在前肠。

1.4 促进生长

研究证实，有机酸对生长猪生产性能有影响，尤其是早期断奶仔猪。Partanen（2001）综述此前这方面的文献，在只考虑单个酸的存在而不考虑抗生素和铜的情况下的数据分析结果。在对46头断奶仔猪和23头育肥猪的试验中，添加甲酸、延胡索酸、柠檬酸和二甲酸钾使饲料报酬显著改善。

2 酸化剂与抗生素作用比较

酸化剂在抗菌性能方面与抗生素有共同之处，但作为抗生素的替代性产品，酸化剂还具有如下优势：

2.1 直接营养作用

现今以乳酸、柠檬酸、富马酸、苹果酸等有机酸为主要成分的酸化剂，在动物胃肠道中除了杀菌抑菌之外，大都可以进入肠道上皮细胞，氧化供能，因而不存在残留，污染动物体外环境。而抗生素大多为细菌或霉菌发酵、纯化而成，结构复杂多样，杀菌谱广，部分经机体吸收入血，经肝、肾降解后排出体外（如红霉素），部分不被吸收而直接排入体外环境（如黄霉素），大多不能为机体吸收利用。

2.2 无抗性

细菌对于一些营养物质，是具有适应性的，而有机酸如乳酸，是一些细菌代谢的终产物，不能被细菌利用；而部分抗生素可进入到细菌的细胞之内，通过抑制或干扰细菌DNA的复制达到抑菌目的，如此则一旦细菌的DNA出现耐性质粒，则该抗生素的效果即消失，这也正是欧盟在饲料中禁用抗生素的初衷。并且试验证实，耐药性细菌在经过数十代的脱敏培养之后，又重新对该抗生素药物敏感。所以与抗生素相比，酸化剂在此方面有着明显的优势。

2.3 经济性

酸化剂和抗生素单就添加的经济性而言，是略逊于后者的。添加抗生素的收益能达到1∶8～10，而添加酸化剂的收益一般在1∶5～8。我们知道，抗生素的添加效果在环境比较差的饲养场效果更明显，而在环境良好的养殖场则效果不明显甚至有负作用。酸化剂则不同，它的作用效果相对温和，对机体肠道内环境只起到调节作用，因而长期效益更为突出。不过考虑到饲料的适口性提高、贮存期延长等附加价值，则在饲料中应用酸化剂，是一个不错的选择。

3 酸化剂替代抗生素的前景

现今国内养殖业形势下，资源与环境的矛盾日益突出，养殖业逐渐向专业化、规模化、集团化的方向发展。与此同时，消费者对食品安全的关注度也越来越高。最近5年来，国内饲料业和养殖业遭遇的一系列事件，已经使业内人士越来越重视饲料产业的可持续发展。饲料原料及添加剂产品的质量稳定性，是首要考虑的问题。

3.1 禁用抗生素得到业内更多认可

近年来的一些报告显示，在丹麦、瑞典等养猪业比较发达的国家，禁用抗生素之后并没有造成猪只的疫病泛滥和大批死亡，反而猪只的生产性能稳步提高。如今1头母猪年提供商品仔猪数在20头以上，而我国目前1头母猪年提供商品仔猪数仅能达到13～14头，要知道我国每年要花去大量的外汇购买最好的种猪，就猪种而言，差异并没有那么大。那么差异就在于养猪业的规范化程度。在过去的很长时间里，国内养猪业主要靠广大的散养户支撑的，养猪条件简陋，基本没有相应的疫病防治措施。在2003—2006年这几年中，大多饲养者仍是单单增加了圈栏数量，而没有后续的防疫措施；大量非农企业和个人的介入又为这一现象推波助澜，结果导致2006年下半年疫病的大暴发。

其实，2010年是一个契机，当时玉米价格一路攀升，一些中小型养猪户由于资金缺乏，或是改用配合料，或是弃养，配合饲料市场份额开始迅速扩大，这为抗生素的规范使用创造了很好的机会，毕竟饲料环节的工业化程度高于养殖环节。农业部适时出台了1224号文件，以及《饲料原料目录》、《饲料添加剂目录》，加上之前的168公告，这样真正能在饲料中应用的药物饲料添加剂（包括抗生素）的品种就十分有限。2008年和2011年，日本和韩国先后宣布在饲料中禁用抗生素。因此，国内禁用抗生素的呼声也日益高涨。

3.2 消费者对健康和环保的意识增强

现今，人们对猪肉的质量要求更加严格，对风味、口感、外观等更为“挑剔”，这就使得生产企业愿意把更多的投入用于保持猪的健康方面。为了保证生猪质量，屠宰产业链向上、饲料企业产业链向下延伸到养猪环节上来。不过，之前的养猪小区由于门槛低，一直给人以臭气熏天、苍蝇乱飞的景象。所以，新建的养猪场特别是规模化养猪场由于技术、资金、管理等原因，并不如人意，并且在环保和生物安全方面，规模化猪场欠缺的很多，但总体的环保意识增强。

3.3 酸化剂研发方面的不断革新

在酸化剂研发方面，从最初的无机酸为主到有机酸与无机酸复合，再到有机酸为主，并且开发针对仔猪特定生理阶段的包膜型酸化剂，用了不到15年时间。正如动物营养学界蛋白质研究不断聚焦低分子功能肽一样，短链脂肪酸研究也是目前脂肪酸研究的热点。虽然丙酸、乙酸等酸化剂的功能早在20世纪80年代已开始受到人们的重视。由于短链脂肪酸本身挥发性较强，且对人体有一定的刺激性。因此，酸化剂的载体处理就成了很关键的一个技术环节。有报道称，使用经包被的某酸化剂断奶仔猪的肠道较对照组增加1.6 m。为了满足饲料混合均匀度的要求，流散性也成为酸化剂应用的一个考察方面。总之，对酸化剂研究的深入能帮助饲料配方设计人员更好地应用酸化剂。如调整饲料组分，选择酸结合力较低的饲料原料，控制饲料中石粉、磷酸氢钙及药物用量等。

从以上分析来看，酸化剂作为抗生素替代物，在猪饲料中的应用前景十分令人看好。