酸化剂在畜禽生产中的作用

胡贵丽，丁 鹏，宋泽和，贺 喜

（湖南农业大学动物科学技术学院，长沙 410128）

在肉鸡饲料中添加抗生素能提高肉鸡产量和改善饲料效率，杀死宿主肠道内致病菌[1]。抗生素广泛用于兽医领域减少发病率。然而，滥用抗生素也产生各种残留、耐药性等问题，这对食品卫生产生潜在威胁[2]。研究表明，高水平的抗生素残留如四环素、环丙沙星等，主要发生在肉鸡的肝、肾、胸中[3]。早在2006年，欧盟就已经禁止了抗生素在畜禽生产中的使用。因此，替代抗生素的产品越来越受到大家的关注。有机酸能提高饲粮中营养物质的蛋白质、矿物质的消化率，有望成为替代抗生素的产品之一[4]。

1 酸化剂的分类

酸化剂能提高饲料酸度，以液体或粉末的形式通过与水或饲料结合，在动物摄入后可改善其消化道环境来满足营养需要及疾病预防需要的一类添加剂[5]。最初酸化剂作为一种风味添加剂，用于改善饲料的适口性[6-7]。随着研究的深入，发现饲料酸化剂还具有降低饮水和饲料中的pH和酸结合力的特点，同时会提高消化道中消化酶活性，对消化道中某些重要的酶（如胃蛋白酶原等）有激活的作用[8]。酸化剂对肠道微生态平衡也有一定的维护作用，减少疾病的发生，对蛋白质等营养物质的消化吸收也有促进作用[9]。酸化剂主要包括单一酸化剂和复合酸化剂。其中，单一酸化剂又包含有机酸和无机酸。研究表明，无机酸可降低pH，而有机酸可抑菌[10]。

1.1 无机酸化剂

磷酸、盐酸和硫酸是主要使用的几种无机酸化剂，其中使用最多的是磷酸。无机酸具有价格低、酸性强、分解快等特点，使用时能加快降低消化道内的pH，但也会对食道和胃产生灼烧，使胃酸分泌受抑制，影响胃的正常功能。但无机酸主要引起胃中pH变化，对肠道的作用较小。因此，使用无机酸来抑菌的作用效果是非常有限的，可能还会对胃的正常功能产生抑制作用[11]。另外，无机酸对饲粮中的电解质平衡也有一定的影响，饲粮中电解质平衡遭到破坏时会引起动物采食量下降，对动物生长会产生严重的影响，提高饲料报酬率，增加生产成本[12]。无机酸的添加量也不宜过高，高剂量会腐蚀饲料加工机械并严重损伤动物口腔黏膜。

1.2 有机酸化剂

有机酸化剂主要分为大分子酸（如延胡索酸、柠檬酸、苹果酸等）和小分子酸（如甲酸、乙酸、丙酸等）。大分子酸的作用主要是通过影响胃肠中pH来间接影响肠道微生态区系，促进了有益菌的增殖，减少了有害菌的数量。此类有机酸的作用主要在胃中发挥，对小肠的作用较小，而且因为相对分子质量较大，单位重量的酸分子释放出的氧离子比较少，因此对pH的降低作用不如小分子有机酸[13]。小分子有机酸的作用主要是通过降低环境中的pH，抑制革兰氏阴性菌实现的。因其可以破坏细菌细胞膜，干扰细菌酶的合成，从而影响病菌的复制，最终发挥抗革兰氏阴性菌的作用[14]。虽然有机酸化剂价格高于无机酸，但因其适口性良好，抑菌作用较强，并对动物生长性能有较好的作用效果，因此在生产上应用较广[15]。

1.3 复合酸化剂

复合酸化剂是指将两种或是两种以上的单一酸化剂按照一定的比例配合而成，可选择多种酸配合在一起，也可选择酸和盐类配合在一起[5]。复合酸化剂因多种酸组分配合在一起，在使用中可起到很好的协同作用，对生产也有促进作用。因为复合酸化剂避免了单一酸化剂功能单一、添加量大、腐蚀性强等的缺点，因此复合酸化剂取代了单一酸化剂，促进了酸化剂的应用[5]。

2 酸化剂对动物机体的作用

2.1 降低胃肠pH，提高消化酶活性，促进营养物质消化吸收

酸化剂对动物消化道内pH有调节作用，创造适宜的环境，促进消化酶的激活、抑制有害微生物的增殖，有效减少病原菌感染，减缓肠道应激[16]。因此消化道中pH的变化对畜禽消化吸收起着重要的作用。消化酶活性影响着学畜禽消化吸收功能，特别是是胃蛋白酶。研究表明，pH＜4.0时，胃蛋白酶活性在最强，pH＞6时几乎失活，同时，糜蛋白酶、胰蛋白酶、淀粉酶等活性均与消化道内pH密切相关[17]。添加有机酸能改变胃中pH，有机酸能促进为分泌盐酸，降低pH，刺激胃蛋白酶原激活率[18]。冷向军等体外研究表明，随pH下降，胃粘膜胃蛋白酶原激活率呈3次曲线上升[19]。因此，适当降低畜禽胃内的pH，有助于提高胃蛋白酶的活性，促进蛋白酶原的激活，提高蛋白质在胃内的消化。而蛋白质的分解对十二指肠中胰蛋白酶的分泌有促进作用，使蛋白质完全分解吸收，同时满足机体营养需要，减少疾病的发生。郭鹏等研究表明，添加复合酸化剂0.2%肉鸡消化道pH降低，十二指肠蛋白酶和淀粉酶活性有提高趋势[20]。王纪亭等研究表明，添加复合酸化剂0.3%，可提高鲤鱼肝胰脏、前肠和中肠中蛋白酶活性，对淀粉酶和脂肪酶活性有提高趋势[21]。孔路军等研究表明，饲粮中配合添加EM（有效微生物群）和酸化剂能使肉仔鸡肠内容物总蛋白酶活性增强[22]。虽然在一定程度上降低胃中的pH有利于蛋白酶原的激活，但胃液中酸的过量分泌会反馈性的抑制酸和胃蛋白酶原的分泌[23]。

添加酸化剂也能促进营养物质消化吸收。酸化剂通过降低胃肠道中的pH，使酸性食糜进入小肠后，促进肠抑胃素的分泌，反射性的抑制胃的蠕动，使食物与胃液、肠液充分接触，有利于营养物质的消化吸收。有机酸可提高饲粮中干物质、蛋白质和能量的消化率，提高体内氮的沉积。

2.2 提高矿物质和维生素的利用率

碱性环境下，饲粮中的维生素和微量元素易形成盐类物质，这种物质难溶且不易被吸收。饲料中添加酸化剂能提高矿物质和维生素的利用率，这是由于酸化剂可与一些矿物质元素形成易被动物机体吸收的络合。柠檬酸和延胡索酸等能与Ca、Zn、Fe、P、Mg等矿物质形成络合物，从而提高这些矿物元素在体内的吸收[24]。刘嘉莉等研究表明，添加丁酸钠700 mg·kg-1能降低鸭粪中氮6.15%、有机物4.32%和铜21.69%，降低粪便中磷、氨氮和锌含量，且以700 mg·kg-1添加水平效果较好[25]。鸡体内矿物元素代谢受多种因素的影响。研究表明，鸡蛋中的矿物元素，不仅影响着商品蛋营养价值，而且对种蛋孵化和雏禽品质也有一定的影响[26-27]。同时，在酸性环境下，也有利于维生素（如维生素A、维生素D）的吸收。研究表明，在肉用仔鸡饲粮中添加的延胡索酸0.2%后，雏鸡肝内VA含量比对照组提高22.8%[28]。

2.3 调控胃肠道微生物菌群平衡

胃肠道内微生态平衡是直接关系着畜禽健康，影响腹泻的主要原因之一，这其中与有害菌的繁殖和有益菌的抑制密切相关。酸化剂可通过降低胃肠道pH间接引起胃肠道微生态区系的改变，促进有益菌的增殖，并抑制有害菌。酸化剂是一种可替代抗生素的添加剂。抗生素在杀菌的时候无选择性，不仅对有害菌有抑制作用，同时对有益菌也有抑制作用。大多数肠道有害菌易在中性和偏碱性的环境中生存，如葡萄球菌适宜的生存的环境为pH 6.8～7.5，大肠杆菌为6.0～8.0，在pH＜4的环境下均会大量失活，而肠道中有益菌（如乳酸菌）在pH为3.5时仍能生长良好。添加复合酸化剂能起到减少疾病、维持机体健康的作用，这是通过抑制有害菌的繁殖，促进有益菌群的生长实现的，同时乳酸菌的增殖又会代谢产生乳酸、H2O2等物质，从而起到抑制病原菌繁殖、促进有益菌生长和维持肠道微生态平衡的作用。

研究表明，在畜禽饲料中，酸化剂可调节肠道pH、微生态菌群的平衡，减少宿主肠道内有害细菌，提高饲料利用率，改善畜禽生长性能和健康状况[28]。朱宇旌等研究表明，添加包被酸化剂会影响肉鸡盲肠中微生物的数量，促进乳酸杆菌增殖，抑制大肠杆菌[29]。研究表明，酸化剂可以抑制肠道内大肠杆菌群和梭状芽孢杆菌的增殖，增加回肠中乳酸杆菌的数量[30]。在早期就有报道过酸化剂对禽类胃肠道内环境有显著的作用效果[31]。也有研究表明，添加磷酸-乳酸复合酸化剂对21和42日龄肉鸡盲肠大肠杆菌的增殖有抑制作用，但对乳酸杆菌数量无显著影响[32]。

添加复合酸化剂能预防鸡坏死性肠炎，能降低有害菌如沙门氏菌和弯曲杆菌等的载体数量。Walsh等研究表明，添加不同比例的复合酸化剂能有效地减少粪便中沙门氏菌的数量[33]。曹志华等研究表明，酸化剂能抑制肉鸡空肠内大肠杆菌和沙门氏菌的增殖，保持消化道内良好的微生态平衡，减少毒素的产生，有效地控制消化道感染造成机能障碍和腹泻[34]。并且，有机酸本身还有很好的杀菌作用，可以通过电离出氢离子来降低消化道pH，从而破坏有害菌的适宜生存环境，也能扩散进入细胞内，使细胞内pH降低，影响病原菌细胞中物质的代谢及细胞膜的完整，从而起到抗菌作用[35-36]。Machado等对肉鸡进行沙门氏菌的攻毒试验结果表明，饮水中添加有机酸能显著降低22和42日龄肉鸡盲肠和嗉囊中沙门氏菌的感染率[37]。

2.4 改善小肠黏膜形态

消化道对于动物来说非常重要，和动物能否健康成长密切相关。饲粮进入消化道后，大部分营养物质都在小肠被吸收。因此小肠的绒毛长度、隐窝深度、黏膜厚度以及绒毛表面积就是衡量小肠消化吸收功能的重要指标[38]。研究表明，丁酸可以促进肠道形态结构的发育，通过更新中间细胞而刺激肠绒毛膜的修复[39]。因为丁酸的作用，可以在蛋鸡饲粮中添加有机酸来预防产蛋后期蛋鸡出现肠黏膜损伤，绒毛长度减小，从而导致消化能力下降的问题。Abdelfattah等研究表明，在基础饲粮中分别添加乙酸、柠檬酸和乳酸1.5%和3.0%均能提高胰脏指数和小肠密度，促进饲料的消化吸收[40]。Jerzsele等研究表明，饲粮添加脂肪包膜丁酸钠0.15%可增加仔鸡绒毛高度，对V/C无影响[41]。García等试验结果表明，饲粮中添加甲酸能促进营养物质消化吸收，添加甲酸5 000、10 000 mg·kg-1能促进49日龄肉鸡肠道生长，且甲酸添加量为10 000 mg·kg-1时对肉鸡肠道的作用最佳[42]。有机酸也可以促进肠壁表皮生长，因此，营养物质的代谢和吸收也会得到改善[43]。

2.5 提高动物抗应激能力，增强机体免疫

复合酸化剂中的一些酸可以直接参与机体代谢，提供能量。柠檬酸、苹果酸、延胡索酸等是参与体内三羧酸循环的中间产物，而乳酸也是糖代谢的中间产物，这些有机酸能直接参与代谢，为机体提供能量[44]。在生产中，分群、转运、运输等应激因素均可导致畜禽抵抗力下降，使畜产品品质下降，进而导致生产效益和经济效益下降。在饲料中添加酸化剂，比如延胡索酸、柠檬酸等可缓解应激。延胡索酸具有镇定作用，会抑制中枢神经，使机体活动减少，能缓解应激所引起的不良效果。而应激情况下，延胡索酸可用于紧急合成ATP，起到抗应激的作用，比葡萄糖形成能量的途径要短[45]。夏季高温时，家禽容易发生呼吸性碱中毒，适当添加柠檬酸可以在家禽内产生CO2和碳酸氢盐，对呼吸性碱中毒有预防作用，减轻家禽夏季高温热应激[46]。研究表明，添加柠檬酸0.5%可以促进肉仔鸡免疫功能，改善其健康状况[47]。研究发现，在妊娠后期及泌乳期母猪饲粮中添加柠檬酸10～15 g·kg-1，可促进母猪的体液免疫功能，并通过初乳对仔猪产生有益的影响[48]。

3 酸化剂对饲料的作用

3.1 改善适口性，提高动物采食量

酸化饲粮的适口性是影响畜禽生长反应的重要因素。加入有机酸后，饲料发出的淡淡酸味能掩盖其中某些不良的味觉反应，改善饲料适口性，能促进畜禽采食。口腔中的酸味能刺激唾液分泌，提高食欲，而酸化剂也有这个特点，刺激动物口腔分泌唾液，对蛋白质、微量元素的消化均有益处。但是，添加量也要适当，过多会也会造成适口性下降，采食量降低，进而影响体增重。

3.2 降低饲料pH和酸结合力

在饲粮中添加酸化剂对饲料的影响是不一致的，由于酸化剂的种类繁多，各类物质的添加量也存在差异，而饲粮本身的配置不同，这些均会造成饲料pH存在差异。低pH饲粮能改善幼龄动物消化不良的问题。因为幼龄动物的消化道发育不完全，胃酸的分泌量较少，同时也易引起腹泻等反应，添加酸化剂后能降低胃肠pH，改善幼龄动物对营养物质的消化吸收。饲料青贮过程中添加酸化剂也可降低青贮料的pH，使营养物质更易被消化吸收。酸结合力是衡量饲料酸度的重要指标之一，是影响胃肠酸度和游离酸含量的主要外源因素。酸结合力较高的饲料进入消化道后，会与游离酸结合，使消化道中pH上升，降低营养物质的消化率，特别是幼龄动物，对其生长性能影响较大。研究表明，饲粮中酸结合力较低时，会促进回肠对氨基酸的消化[49]。

3.3 防霉、防腐、抗氧化，延长保质期

生产上使用的大多数酸化剂对真菌都有较好的抑制和杀灭功能，能起到防霉作用。有研究表明，柠檬酸与抗氧化剂复合，能提高抗氧化性[50]。延胡索酸等抗氧化剂在在预混料中添加使用可以提高VA、VC的稳定性。月桂酸单甘油酯和单辛酸甘油酯都是较好的防腐剂，大量使用在食品保存中[51-52]。生产中的防霉、防腐、抗氧化剂的有机酸种类较多，在使用时可以结合起来，使得作用加强，从而达到更好的效果[53-54]。

4 复合酸化剂的应用前景和存在的问题

随着经济的发展和社会的进步，消费者对动物产品的质量和安全性有了新的要求。酸化剂不但具有降低胃肠道pH，维持肠道微生态平衡的作用，也对饲料防腐防霉具有一定的积极影响。酸化剂作为一种多功能的饲料添加剂，使用后安全无残留，是未来饲料产业发展的可靠选择之一。目前，酸化剂在生产上使用仍存在较多的问题。酸化剂的种类较多，在选择使用时要注意合理选择种类和剂量；一些酸化剂在动物生产上的作用机制尚未探明。因此在不同动物不同生理阶段要确定不同的剂量，同时可根据不同有机酸及其盐类、无机酸各自的特点安全环保的使用。总之，酸化剂是一种潜力巨大的饲料添加剂。