复合酸化剂的生理功能及其组合应用

刘 虎，方热军

（湖南农业大学动物科学技术学院，长沙 410128）

复合酸化剂的生理功能及其组合应用

刘 虎，方热军*

（湖南农业大学动物科学技术学院，长沙 410128）

酸化剂在养殖业生产中的应用越来越广泛，不同的酸化剂发挥的作用不同。文章从酸化剂的发展、分类、作用机理以及复合酸化剂的选用组合依据进行综述。

酸化剂；生理功能；组合应用

1 酸化剂的发展

20世纪60年代，世界上就开始对酸化剂进行研究，通过近50年的不断实践，酸化剂从最初的无机酸发展到有机酸，再发展为复合酸化剂，一直到现在开始对酸化剂进行包被或者包埋载体等特殊处理，使酸化剂在饲料中的应用被不断推广，从最初的阶段性试验到现在的广泛生产与应用，酸化剂已经变成了一种高效、无污染、无残留的绿色环保型饲料添加剂，也可以代替饲料中抗生素使用，已经取得了良好的效果[1]。

2 酸化剂的分类

2.1 根据主要成分分类

根据主要成分不同，将酸化剂分为单一型和复合型酸化剂，其中，单一型酸化剂又可以分为无机酸化剂和有机酸化剂。无机酸化剂以磷酸为主，还有盐酸等。有机酸化剂以柠檬酸和延胡索酸使用较广且效果较好，还有乳酸、甲酸、乙酸、丙酸及其盐类等。复合酸化剂有磷酸型复合酸化剂、乳酸型复合酸化剂以及有机酸和有机酸盐复合酸化剂[2]。

2.2 根据品种分类

依据酸化剂对不同动物的作用机理和用途来分类，将酸化剂分为禽用酸化剂、猪用酸化剂、反刍动物用酸化剂、水产用酸化剂和应激用酸化剂。禽用酸化剂，pH为2.5～3.5，主要有机酸盐为主（又作为能量物质），帮助消化部分纤维素，杀死葡萄球菌、链球菌和大肠杆菌，预防啄癖，提高产蛋率和饲料效率。猪用酸化剂，pH约1.3，多用于乳猪及仔猪饲料，弥补断乳仔猪胃酸分泌的不足。降低猪胃内pH，激活胃蛋白酶原转化为胃蛋白酶，增进胃内其他消化酶的活性，促进蛋白质的降解和吸收[1]。反刍动物用酸化剂最常见的是异位酸，异位酸主要由异丁酸、2-甲基丁酸、异戊酸、戊酸组成[3]。应激用酸化剂以饮水型为主。水产用酸化剂一般用淀粉包被，替代抗生素，以有机酸为主[1]。根据品种分类，可以使酸化剂得到更好的使用效果。

3 酸化剂的作用机理

3.1 酸化剂对饲料的影响

3.1.1 降低饲料pH，抑制霉菌和病原菌生长

饲料酸化后，pH和酸结合力降低,下降程度因酸化剂的种类、添加量、日粮成分不同而不同。有机酸具有杀菌活性，常被用作饲料防霉抗氧化剂，其中以丙酸的防霉作用和甲酸的抗菌作用较为有效，甲酸和丙酸对沙门氏菌、芽孢杆菌有较强抑制作用，延胡索酸能杀死大肠杆菌、葡萄球菌；乳酸可杀灭病毒和革兰氏阴性菌[4]。李军等研究表明，添加复合酸化剂可显著降低日粮的pH及系酸力（P＜0.05），具有显著的日粮酸化作用（P＜0.05）[5]。部分有机酸对饲料中细菌和真菌的最低有效浓度见表1。

表1 有机酸对饲料中细菌和真菌产生抑制作用的最低有效浓度

3.1.2 提高饲料适口性和消化率

饲料的酸度可以刺激口腔中唾液的分泌，从而反射性的刺激胃中消化酶的分泌，提高饲料的消化率，还具有诱食的作用，同时，加入酸化剂还能适当掩盖饲料中的某些气味。

关于酸化剂能提高饲料养分消化率的研究并不完全一致。李军等和陈代文等研究表明，酸化剂可以提高粗蛋白质、总能、有机物质、干物质消化率[5-6]。但有研究表明，在4周龄断奶仔猪的简单日粮（玉米-豆饼型）中添加延胡索酸或柠檬酸，对消化能、氮平衡、表观消化率并未产生影响。

3.2 酸化剂对动物的影响

3.2.1 降低胃肠道pH，提高消化酶活性

长期以来，饲料酸化后，pH和酸结合力下降，导致胃肠pH下降，被认为是饲料酸化的作用机理之一。饲料采食后，首先在胃内被酸化，如果饲料的酸结合力大，则胃内pH上升，从而影响胃蛋白酶活性和蛋白质消化[7]。景翠等研究表明，与对照组相比，添加酸化剂后，胃、十二指肠、空肠和回肠中内容物的pH均呈下降趋势，其中对胃和十二指肠内容物影响显著（P＜0.05），但是，随着食糜由胃向回肠移动，酸化剂的酸化效果越来越不显著，对结肠内容物的pH无显著影响（P＞0.05）[8]。冷向军等研究表明，添加复合酸0.25%可极显著提高胃蛋白酶和胃酸分泌（P＜0.01），显著提高十二指肠内容物中胰蛋白酶和淀粉酶活性（P＜0.05），添加1.5%柠檬酸有提高上述两种酶活性的趋势，但对胃酸和胃蛋白酶分泌无显著影响（P＞0.05）[9]。胃内酸性食糜进入小肠后，不断被中和、吸收，食糜逐渐趋于中性，因此，酸化剂对消化道pH的影响表现为前段显著。胃蛋白酶以无活性的酶原形式分泌入胃腔，在胃酸或已激活的胃蛋白酶作用下，酶原分离出部分肽而被激活为具活性的胃蛋白酶，pH越低，激活越快。在体外条件下，胃蛋白酶原激活率（Y）的上升和pH（X）的下降呈三次曲线关系：Y（%）= 191.218-61.366X+3.8791X2+0.1725X3（r2=0.99）[10]。

3.2.2 改善动物胃肠道微生物区系，降低腹泻率

酸化剂通过降低肠道pH，促进厌氧菌生长繁殖，同时又破坏了有害微生物适宜的生存环境。大量研究表明，饲料酸化后能使肠道内有害微生物减少，乳酸菌增加。陈宝江等试验表明，添加酸化剂能显著提高乳酸菌及总厌氧菌数量（P＜0.05），降低大肠杆菌及总需氧菌数量[11]。陈代文等研究表明，添加乳酸宝能显著减少空肠、盲肠和直肠大肠杆菌数量（P＜0.05），显著降低腹泻程度（P＜0.05）；添加复合酸0.25%有降低大肠杆菌数量、增加乳酸杆菌数量的趋势[12]。孟宏社等对复合酸0.5%、益生素1.5%、复合酸0.5%+益生素1.5%进行了对比试验，结果表明，两种添加剂均可显著降低腹泻率（P＜0.05）[13]。周治平等研究表明，在断奶仔猪日粮中添加适宜量的复合酸化剂可能有助于改善仔猪的生长发育，表现在可提高日增重，降低料肉比，降低腹泻率[14]。

3.3 减缓应激效应，增加免疫功能

仔猪断奶后，由于受到断奶、环境改变、去势、日粮变化、管理不当等应激以及仔猪消化机能不健全、胃肠道菌群失调、胃肠乳酸菌分泌和吸收减少的影响，仔猪极易发生腹泻、消瘦、仔猪水肿病及饲料利用率低、生长缓慢、高死亡率等仔猪断奶综合征[15]。李建平等分别以黄霉素0.02%、柠檬酸1.5%、磷酸0.3%、复合酸1%等量替代基础日粮中的玉米饲喂早期断奶仔猪，结果表明，添加酸化剂对早期断奶仔猪的胃酸分泌能力及免疫功能均无显著影响（P＞0.05），添加柠檬酸可显著提高断奶仔猪血清超氧化物歧化酶的活性和总抗氧化能力（P＜0.05），断奶两周内添加酸化剂效果优于断奶两周后[16]。李鹏等研究表明，添加乳酸型酸化剂B 0.3%可以显著降低仔猪血清中尿素氮的含量（P＜0.05）；添加两种酸化剂都可以显著提高仔猪血清中IgA、IgG的浓度（P＜0.05）[17]。窦晓利等通过在日粮中添加复合酸化剂，研究其对蛋鸡生产性能和血液理化指标的影响，探讨复合酸对蛋鸡热应激作用效果，结果表明，复合酸化剂能缓解夏季产蛋鸡的热应激,可以作为抗应激添加剂应用[18]。这些研究表明，有机酸提高了机体的抗应激能力和免疫功能。大量研究表明，延胡索酸和柠檬酸在工业化养禽中是一种很好的应激保护剂。

4 复合酸化剂的选用组合依据

4.1 饲料原料的系酸力

系酸力又称日粮系酸力，是日粮结合酸的能力，即指一定质量的日粮对酸性物质具有的酸度缓冲能力，也称为日粮酸缓冲力、酸中和力、酸结合力或酸结合系数。系酸力是指100 g饲料或饲料原料，加入200 mL去离子水中，用浓度为1 mol的盐酸滴定该溶液，使该溶液的pH为4.0时所用盐酸的毫升数（毫摩尔数），也可以指使1 kg饲料pH降至3.0时所需盐酸的毫克当量。了解常见原料的系酸力系数有助于比较全面地、标准地评价饲料或饲料原料中和酸的能力，从而可以比较科学地对不同饲料或原料的酸中和能力进行客观评价，为生产标准化的动物饲料提供可能。刘庚寿等研究表明，随着复合酸化剂的添加，饲料系酸力不断降低；仔猪的腹泻率随系酸力的降低相应降低，日增重和料重比均有不同程度的改善；系酸力过低（＜20）时仔猪的采食量急剧上升而生产性能下降；饲料系酸力为19.5～23时，仔猪的综合生产性能表现最佳[19]。常见饲料原料系酸力见表2。

表2 常见原料系酸力

4.2 动物的品种和年龄

酸化剂应用的首要前提是胃肠道酸度不足。猪胃中pH随年龄增长而下降，到10～12周龄趋于稳定。研究表明，2～3周龄仔猪和仔猪断奶后1～2周使用酸化剂效果较好。断奶后4周因仔猪可以分泌足量的胃酸且消化酶的活性提高而使酸化剂的效果不显著。一般添加酸化剂的研究都在7～32日龄的仔猪中进行。研究发现，仔猪从出生到5～6周龄的胃酸产生量与体重呈线性相关。也有研究认为，添加酸化剂的有效时间一般是在断奶前至25～30 kg体重。另外，如何确定不同年龄阶段中采食饲料的pH适宜范围也需要进一步研究。

有研究认为，禽用酸化剂宜以甲酸、丙酸为主，发挥其抗菌作用。营养专家认为仔猪用酸化剂宜以乳酸为主，因为仔猪断奶前消化道酸度主要靠母乳乳糖发酵为乳酸来维持，因此乳酸较适合仔猪的消化生理。而反刍动物特别是奶牛，应用异位酸则较合适，异位酸是异丁酸、异戍酸、2-甲酯丁酸和戍酸4种化学物质的总称，是多数瘤胃纤维分解菌正常生长和活动所需的化合物，可增加纤维分解菌的数量，提高瘤胃细菌对植物细胞壁的消化能力从而提高纤维饲料的消化率，增强微生物蛋白质合成，使氮沉积增加，提高产奶量[20-21]。

4.3 酸化剂的理化性质和适口性

不同酸化剂对饲料的适口性以及对动物的作用不同，常见酸化剂的理化性质和适口性见表3。

表3 常见酸化剂的理化性质和适口性

酸剂量不足，达不到应有的降低消化道pH效果；酸添加量过高，又可能影响饲料的适口性。通常情况下，饲料酸化剂的添加量范围为0.5%～3.0%。唐湘方等研究各类酸的酸化特性和日粮酸化与电解质平衡耦合调控，结果表明，以添加成本最低、添加量小、起始pH相对较低和酸消耗量相对较小为原则，最佳的复合酸配组合为甲酸、磷酸、柠檬酸和柠檬酸三钠，但并未对这4种成分的合理配比进行深入研究[22]。

4.4 酸化剂与抗生素

随着抗生素的不断发展，其弊端也日益暴露,寻找抗生素的替代品来减少使用甚至不用抗生素已成为各国科学家研究的热点。酸化剂被普遍认为是可以替代抗生素的物质，其与抗生素的关系也备受关注。众多研究表明，酸化剂与抗生素的联合使用优于单独使用的抗生素和酸化剂。晏家友等试验表明，与基础日粮组相比，“基础日粮+酸化剂+抗生素”组仔猪平均日增重和饲料利用率极显著提高（P＜0.01），腹泻率降低；与“基础日粮+酸化剂”组、“基础日粮+抗生素”组相比，“基础日粮+酸化剂+抗生素”组仔猪平均日增重和饲料利用率提高显著（P＜0.05），腹泻率进一步降低，并且作用效果优于单独使用酸化剂或抗生素[23]。

4.5 酸化剂与其他物质的关系

酸化剂与益生素、必需微量元素等之间也存在着重要的关系。陈代文等研究表明，益生素加酸化剂、寡糖加酸化剂均能提高仔猪日增重，显著或极显著降低料肉比（P＜0.05或P＜0.01），提高粗蛋白质和总能消化率；酸化剂、益生素、寡糖合用对采食量没有显著的影响（P＞0.05）；益生素和寡糖在接近5%水平时对提高饲料利用效率具有互作效应（P=0.065）；酸化剂和寡糖对饲料利用效率具有显著的互作效应（P＜0.05）；益生素和寡糖对能量、有机物质、干物质消化率存在显著的互作效应（P＜0.05）；由此得出，酸化剂、益生素、寡糖单独使用或合并使用能够提高断奶仔猪的生产性能、营养物质消化率，并存在一定互作效应[5]。周学光等研究表明，使用“有机酸钙（利生宝）+酸化剂”代替“氧化锌+石粉”后，能降低胃肠道pH，抑制有害菌的生长繁殖，降低断奶仔猪的腹泻率，且达到氧化锌防腹泻的效果，“有机酸钙+酸化剂”能有效地替代“氧化锌+石粉”，促进断奶仔猪的健康生长[24]。目前，酸化剂与益生素、必需微量元素等之间的关系的研究相对较少，有待进一步研究。

5 小结

复合酸化剂的合理配比可以充分利用不同酸类之间的互补协同作用，不仅可以降低消化道pH，改善消化道生理环境，而且还可以发挥抑菌杀菌作用，改善消化道生态环境，并且其作用效果优于单一酸。酸化剂应用形式经历了由单一酸化剂到复合酸化剂的过程，但复合酸化剂的合理组合缺乏相应的理论基础。目前，关于各种酸化剂之间的互作关系以及酸化剂和其他添加剂之间的互作效应的研究正逐步展开。若要不断提高酸化剂的使用效果，应加强酸化剂的选用，将酸化剂与饲料配方、抗生素、其他添加剂、动物种类及其生理特点结合起来，进一步阐明酸化剂的作用机理。

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Physiological Functions and Combined Application of Composite Acidifiers

LIU Hu,FANG Rejun

（College of Animal Science and Technology,Hunan Agriculture University,Changsha 410128,China）

Acidifiers has become more and more widely used in aquaculture production,different acidifiers play a different role.The history of acidifiers,classification,mechanism of action and the basis of selection for a combination of acidifiers were reviewed in this paper.

acidifiers;physiological function;combined application

S828.5

A

1001-0084（2015）03-0039-05

2015-01-21

刘虎（1992-），男，湖南益阳人，硕士研究生，研究方向为动物营养与饲料科学。

*通讯作者：E-mail：fangrj63@126.com。