二甲酸钾在动物养殖中的应用研究进展*

卢艳敏，刘海鹏

(衡水学院 生命科学学院， 河北 衡水 053000)

抗生素作为促生长饲料添加剂在养殖业中发挥了非常重要的作用，极大地促进了畜牧业的发展。但由于抗生素的滥用，导致细菌的耐药性增加，甚至出现了许多药物无法治疗的超级细菌，另外还存在动物机体免疫力下降，畜禽内源性感染和二重感染，药物残留等毒副作用，给环境、养殖业和人类健康造成了严重的威胁。2006年1月欧盟全面禁止使用抗生素作为饲料添加剂，较发达国家也采取了禁用与限用措施。为了畜牧业的健康发展，许多国家致力于开发和推广绿色饲料添加剂来替代抗生素，以生产出安全、营养的动物产品，满足人们的需要。

二甲酸钾是一种有机酸盐，分子结构简单、独特，在饲料生产中容易操作，具有完全的生物降解性，无腐蚀性，能有效抑制胃肠道致病菌[1]，且对畜禽无毒害，在体内无残留，适口性好，因此二甲酸钾作为抗生素的替代物受到广泛的重视。2001年二甲酸钾被欧盟批准用于饲料中(Commission Reg.(EC)No. 1334/2001)，它是欧盟批准的第一种用于替代抗生素促生长剂的非抗生素类饲料添加剂。2003年4月，欧盟批准将商品二甲酸钾在断奶仔猪饲料中的最高安全添加量提高到1.8%[2]。我国于2005年批准二甲酸钾用做饲料添加剂。(新饲证字(2005)03号)

1.二甲酸钾的理化性质

二甲酸钾(Potassium diformate，KDF)又称为双甲酸钾，是由甲酸分子和甲酸钾分子形成的有机酸盐，由甲酸的羰基与甲酸钾的羟基通过氢键缔合而成，分子式为HCOOH·HCOOK，相对分子质量为130.14。二甲酸钾为白色结晶性粉末，无味，易溶于水，高温下易分解，在酸性条件下较稳定，在中性或偏碱性的条件下分解为甲酸钾和甲酸，在动物体内最终被降解为CO2和H2O。

2.二甲酸钾的作用机制

2.1降低肠道pH

当饲粮进入胃中，由于胃液呈酸性，故二甲酸钾不被分解；当二甲酸钾到达肠道后，在肠道分解为甲酸和甲酸钾，同时释放出氢离子，从而降低了胃肠道pH值。Ragaa等(2016年)研究发现，日粮中添加5g/kg的二甲酸钾，可以显著降低肉鸡胃、十二指肠、空肠和回肠的pH值，同时也降低了嗉囊、盲肠、结肠，但差异不显著[3]。日粮中添加二甲酸钾可以降低胃和十二指肠的pH值，添加0.9%的二甲酸钾可以显著降低十二指肠的pH值[4]。Mroz等(2000年)报道，进食4个小时后，有超过93%的甲酸盐和钾(来自于二甲酸钾)出现在猪的十二指肠中，在采食65分钟后，十二指肠的pH值降低了0.3―0.5单位，pH值的降低对胃肠道细菌具有直接的抑制效应[5]。

2.2调节胃肠道微生物菌群的结构

二甲酸钾能够降低胃肠道的pH，抑制或杀死大肠杆菌、沙门氏菌等有害菌群，增加乳酸杆菌数量，改善动物肠道微生物菌群结构。实验结果表明，日粮中添加二甲酸钾能够影响感染沙门氏菌仔猪的肠道菌群，降低仔猪消化道大肠杆菌的数量，同时减少排泄物中沙门氏菌的数量[6]。在断奶仔猪日粮中添加10g/kg的二甲酸钾，能增加胃和回肠中乳酸菌的数量，降低空肠、盲肠和直肠中的肠杆菌数量[7]。黄建华等(2013年)研究发现，在断奶仔猪日粮中添加1.5%二甲酸钾可以提高肠道乳酸杆菌含量，降低大肠杆菌含量，且乳酸杆菌与大肠杆菌比值明显升高[8]。

二甲酸钾在肠道中分解为甲酸分子和甲酸钾分子，小肠中存在完整的甲酸分子，因此能够降低肉鸡的产气荚膜梭菌，控制鸡坏死性肠炎[9]。饲料中添加5g/kg的二甲酸钾可以显著降低肉鸡胃肠道pH值，有效减少盲肠梭状芽胞杆菌和沙门氏菌以及大肠杆菌的数量[3]。

2.3促进营养物质的消化和吸收

在动物日粮中添加二甲酸钾，能够降低使胃肠道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，从而促进了日粮养分的消化与吸收，减少了氮、磷的排泄。

研究发现，肉鸡日粮中补充二甲酸钾，可以促进胃肠道上皮细胞增殖，从而提高粗蛋白的消化率和氮沉积[3]。Christian(2011年)报道当KDF进入小肠后，可以显著影响动物对养分的利用[10]。断奶仔猪日粮中添加10g/kg的二甲酸钾能够提高养分的表观消化率，降低腹泻指数和次数[7]。

2.4增强免疫机能，缓解应激

二甲酸钾能够提高仔猪平均日增重和饲料转化率，在一定程度上防止仔猪的断奶应激，降低仔猪腹泻率和死亡率，且不影响适口性[11]。张翠等(2011年)研究二甲酸钾对断奶仔猪生长性能和免疫指标的影响，结果表明，在断奶仔猪日粮中添加二甲酸钾可以提高断奶仔猪的日增重，降低料重比，IgA、IgM、IgG水平明显提高[12]。

2.5作为饲料保藏添加剂

二甲酸钾能有效抑制饲料中霉菌等有害成分，其特殊的化学结构能更好的延长饲料的保存时间。

3.二甲酸钾在动物生产中的应用研究

3.1在猪日粮中的应用

研究发现，二甲酸钾可以改善猪的生长性能，当日粮中添加10g/kg的二甲酸钾，明显提高了断奶仔猪的体重，增加了胃液乳酸浓度[13]。 李兆勇等(2011年)在断奶仔猪日粮中添加0.6%、1.0%、1.4%的二甲酸钾用于替代酸化剂和抗生素，结果表明，日粮中添加0.6%的二甲酸钾具有与酸化剂相同的促生长效果；日粮中添加1.0%以上的二甲酸钾可以起到酸化剂和抗生素的双重作用；日粮中添加二甲酸钾可以减少仔猪腹泻[14]。肥育猪日粮中添加6g/kg的二甲酸钾，显著增加了日增重，降低了料重比，与添加抗生素(0.125g/kg的黄霉素预混剂)具有相似的促生长作用，并且对胴体性状和肌肉品质未产生不良影响[15]。字正浩(2013年)研究结果表明，在仔猪日粮中添加二甲酸钾可以提高断奶仔猪的饲料利用率，提高断奶仔猪的生长性能和健康水平，有效减少断奶后仔猪肠道内容物大肠杆菌的数量[16]。张仁明(2010年)研究发现，日粮中添加二甲酸钾可以提高断奶仔猪的平均日增重、料肉比、肠绒毛高度，而对肠道发育及消化酶活性没有显著影响[17]。

3.2在鸡日粮中的应用

肉仔鸡日粮中添加5g/kg的二甲酸钾可以显著增加体增重、屠宰率，显著降低饲料转化率，改善免疫指标，降低胃肠道pH值，有效控制肠道细菌感染，促进肠道健康[3]。日粮中添加4.5g/kg二甲酸钾显著提高肉鸡的日增重和饲料报酬，达到与黄霉素(3mg/kg)相同的效果[18]。

二甲酸钾的抗菌活性减少了微生物与宿主对营养素的竞争以及内源氮的损失，也降低了亚临床感染的发生率和免疫介质的分泌，从而改善了蛋白质与能量的消化率，减少氨和其他抑制生长代谢物的产生量[5]；并且肠道pH值的降低能够刺激胰蛋白酶的分泌和活性，提高营养物质的消化和吸收，使氨基酸更适合体内蛋白质的沉积，从而提高胴体的瘦肉率[19]。Selle等(2004年)发现当日粮二甲酸钾水平在6g/kg时，可以显著提高肉鸡日增重和采食量，而对饲料效率没有显著影响，当日粮二甲酸钾水平在12g/kg时，可以提高氮沉积5.6%[20]。周丽等(2009年)研究结果表明，饲粮中添加二甲酸钾显著提高肉鸡日增重，提高饲料转化率及对饲料养分的消化率，并且对高温条件下肉鸡维持正常行为具有一定积极作用[21]。Motoki 等(2011)报道，当日粮中二甲酸钾含量为1%时可以显著增加肉仔鸡的体重，胸肌、大腿和翅膀的重量，但对氮沉积，肠道pH及肠道菌群没有影响[22]。户陆女等(2009年)发现，日粮中添加6g/kg二甲酸钾，可以显著提高肌肉的系水力，并有降低胸肌和腿肌pH1h的趋势，但对生长性能没有显著影响[23]。Mikkelsen(2009年)报道，二甲酸钾也可以减少肠道产气荚膜梭菌的数量，当日粮二甲酸钾含量在4.5g/kg时，能显著降低坏死性肠炎肉鸡的死亡率，但二甲酸钾对于肉仔鸡的生长性能没有显著影响[9]。

3.3在水产养殖中的应用

饲料中添加二甲酸钾可以提高南美白对虾的增重，特定生长率、存活率、生产力指数，降低饵料系数[24]。何夙旭等(2006年)研究发现，饲料中添加0.8%的二甲酸钾可以明显改善南美白对虾的生长、降低饲料系数、提高存活率[25]。梁超(2011年)研究表明，饲料中添加二甲酸钾可以显著提高刺参的特定生长率，显著降低刺参肠道弧菌数及发病率[26]。日粮中添加二甲酸钾，能改善罗非鱼的生产性能和饲料转化率，达到与黄霉素相同的效果[27]。

3.4其他应用

青贮原料因植物种类不同，青贮难易程度有很大差异，因此对于难以青贮的饲料在青贮时通常会加进一些添加剂来影响青贮的发酵作用，二甲酸钾可以作为青贮添加剂促进发酵。研究发现，将二甲酸钾添加到苜蓿青贮饲料中，经过60天的青贮，二甲酸钾可以有效的降低青贮饲料的pH值，抑制有害菌，减少饲料中的丁酸、乙醇、氨态氮浓度，降低肠杆菌、酵母、霉菌、梭菌的数量，同时减少青贮饲料干物质损失，增加可溶性碳水化合物[28]。Yuan等(2017年)报道，二甲酸钾可以快速降低青贮饲料的pH值，有效抑制蛋白质的水解[29]。Wen等(2017年)实验结果表明，二甲酸钾作为青贮添加剂，可以快速降低青贮饲料的pH值，降低丁酸含量，减少干物质的损失，有效保存可溶性碳水化合物[30]。

4.结语

将二甲酸钾作为抗生素替代品添加到动物饲料中，能够促进饲料营养物质的消化和吸收，改善动物的生长性能、饲料转化率，调节胃肠道微生物菌群的结构，有效抑制有害菌，促进动物健康生长，降低死亡率。二甲酸钾作为饲料添加剂具有广阔的应用前景，目前有关二甲酸钾的研究主要集中于断奶仔猪和肉仔鸡，而在其他动物饲料应用中的研究较少，而且对于二甲酸钾的作用机理、影响因素以及注意事项等还不清楚，有待于进一步深入研究，为二甲酸钾的应用提供更多的数据，从而促进我国养殖业健康稳定的发展。