酸化剂在仔猪日粮中的重要作用

（石家庄市动物疫病预防控制中心河北石家庄050000）

酸化剂在仔猪日粮中的重要作用

吕洁

（石家庄市动物疫病预防控制中心河北石家庄050000）

多年来，酸化剂一直应用于猪的营养日粮，特别是在仔猪日粮中应用更为广泛。酸化剂具有减轻或避免仔猪断奶后产生的不良后果。丁酸是酸化剂的一种，它拥有一些特殊的特点使其看起来不只是一种酸这么简单。除了具有良好的抗菌作用之外，丁酸还可以刺激胰腺分泌物的产生，包括胰蛋白酶（有效促进食物消化和吸收）。丁酸同时也可以改善电解质和水分的吸收，并且减少腹泻的发生率，是动物回肠和直肠的黏膜偏爱的一种能量的来源。通过无机酸和有机酸结合的酸化剂，连同丁酸钠在内，可以成为确保仔猪平稳度过断奶后阶段的一种有效解决方案。

1 酸化剂的作用

酸化剂的作用方式是依赖于降低pH值，从而限制病原菌的繁殖；使肠道pH值处于胃部的水平，有助于日粮中蛋白质的吸收和利用；一些有机酸还可进入细菌的细胞质内部的能力，能够破坏细菌的新陈代谢，影响其繁殖。

保持较低pH值相当于胃部水平是非常必要的：可以帮助阻止病原体进入消化道，减少发病率，并且较低pH值在消化吸收的过程中也是有帮助的。例如，胃蛋白酶原在pH值为2时被迅速激活，但是在pH值为4时激活很慢，适合胃蛋白酶的最佳pH值是2或3.5，但是当pH超过3.5时，胃蛋白酶活性下降。仔猪在胃部产生盐酸（HCl）的能力比较有限，特别是在哺乳阶段，只有通过乳酸杆菌作用于乳糖产生的综合乳酸对此进行部分的补偿。

断奶后，胃酸（HCl）分泌不足将导致pH值升高。成熟的猪只胃部的pH值一般处于2-2.5之间，然而在仔猪断奶阶段胃部的pH处于3.9-4.7（甚至更高）也是很常见的。由于仔猪断奶后日粮一般含有高水平的钙（碳酸盐）和高蛋白，使得胃部pH值上升这种情况充满了更多的挑战，因为它们就具有了高缓冲能力。当胃部出现高于必需pH值的情况，将导致在胃中未消化的蛋白质被运送到小肠中，这些未被消化的蛋白质是大肠杆菌最佳的培养基，使其增殖迅速，最终导致腹泻的发生。为了降低pH值，最佳的酸化剂需要具有一个较低的蛋白激酶A值（类似磷酸）。

为什么使用酸化剂的一个理由是它们的抗菌作用。大部分的致病菌，例如沙门氏菌，能够在pH4-9范围存活，但是最佳增殖pH范围是6-8。因此低于或者高于该pH范围的环境都将抑制此类细菌的增殖。当pH非常低的时候（例如pH=3时），氢离子（H+）可以快速穿过细菌的细菌膜，打破其内部的平衡进而使细菌移动；这种结果是一种细胞内的酸化作用，损伤或瓦解细菌关键的生物化学过程。但是将pH值降到极值是不现实的，因为酸对人类和动物都具有腐蚀性和危险性的，同样对养殖设备也有危害。此外，几乎不太可能显著改变动物肠道内的pH值，因为肠道的内环境稳定系统，与饲料的缓冲能力相结合，能够减少pH值的变化。

有机酸（属于弱酸）拥有一种不同的抗菌作用模式。在溶解状态中，有机酸的不带电荷的酸性分子和它们各自的带电荷单元（例如丙酸/丙酸盐）之间存在着pH值的平衡。有机酸抗菌作用方式的关键基础理论是当有机酸未解离时（非电离的，更多亲脂性的），能够穿透细菌细胞壁并且破坏某些特定类型细菌的正常生理学活动。有机酸将以非电离的结构穿过细菌细胞膜。由于酸性分子的解离比例是随着pH值增加而增加，一旦有机酸进入附近的细胞就会暴露存在于pH值中性细胞内的细菌并且分离，从而在细菌细胞质内释放一个阴离子(-)和一个质子(H+)；细菌内部pH将降低，因此对pH敏感的细菌不能承受内外环境中pH值的巨大差异，一种特殊的机制（H+-ATP酶泵）将会使细菌内部的pH值恢复到正常水平。但这一过程需要消耗大量能量，最终使得细菌停止增殖，甚至完全死亡。

酸化剂的阴离子(A-)部分完全陷入细菌内部，因为A-只能以非解离状态经自由扩散的方式通过细胞壁。A-的积累对细菌来说已成为一种毒素，通过复合机制作用，其结果导致抑制细菌的新陈代谢反应,大分子链合成减少,细胞膜被破坏。相反的，对于pH值不敏感的细菌（例如乳酸菌）能够忍受内外环境中pH值的巨大变化，如果内部pH值变得足够低，有机酸将重新以非解离结构脱离细菌体，与进入时相同的路线。另一种理论解释这种方式，革兰氏阳性菌的细胞内部含有高浓度的钾，可以提供抗衡阳离子中和酸化剂的阴离子。

酸化剂的解离常数是一项重要的参数需要被考虑的，在特定的pH值时，解离的浓度与非解离的是相同的。这就意味着例如甲酸（pKa=3.75），即pH在3.75时，50%甲酸分解，50%的不解离。有机酸的抗菌活性更多是依赖于它们自身的pKa和动物肠道内部的pH值。例如，当pH值为5时，乳酸和甲酸只有5%处于非解离状态，而丁酸则有40%以非解离状态存在。这也意味着，当pH值为5时，丁酸的抑菌效果是乳酸和甲酸的8倍。

2 丁酸不仅仅是一种酸

丁酸，也叫正丁酸，是一种羧酸，化学结构式是CH3CH2CH2-COOH。丁酸是糖类物质在单胃动物的肠道或反刍动物的瘤胃内通过细菌发酵产生的天然产物。丁酸，丙酸，乙酸属于挥发性脂肪酸。丁酸通常是以丁酸钠的形式添加到动物饲料中，丁酸钠更容易被处理，因为它是固体比较稳定，气味也要淡得多。在大肠中，丁酸钠迅速的被吸收并向肠道上皮细胞提供能量，促进钠和水的吸收。多年来，不同的研究表明丁酸钠对肠道上皮细胞具有积极作用，可以增加肠绒毛的高度，肠隐窝的深度，增加肠道对营养物质的吸收。更多当前的研究显示，丁酸钠对胃和肠的黏膜上皮细胞具有抗炎作用。免疫系统受到更少的影响，有利于营养物质的全面吸收和利用。丁酸钠对商品猪的体增重和料肉比是有积极意义的。

丁酸钠的另一个好处是对猪肠道微生物菌群的明显效果。众所周知，挥发性脂肪酸具有抑制肠杆菌科细菌（沙门氏菌，大肠杆菌）的作用。挥发性脂肪酸能够以非游离状态通过自由扩散的方式穿透微生物的细胞膜，进入其细胞内部。一旦进入细菌细胞内，酸分子开始解离，从而降低细菌内部的pH，导致内部细胞坏死。丁酸易溶于水，酒精等溶剂。丁酸相比其他酸具有更高的扩散系数，更短的结构链，因此也就更容易穿过细菌细胞膜。实验数据显示，丁酸盐使大肠杆菌减少50%的浓度要远远低于其他的挥发性脂肪酸，如醋酸盐和丙酸盐。在家禽，丁酸在控制肠炎沙门氏菌方面比乙酸，甲酸和丙酸更有效率。

3 选择好的酸化剂

理想状态下，酸化剂应该首先在饲料中起作用（杀菌消毒），其次确保胃部的pH值足够低，最终是在肠道中还起作用，协助控制病原菌。不幸的是，没有任何一种酸能够保证同时满足所有这三种功能的，因此不同的酸需要按比例混合以达到想要的效果。

强酸（较低pKa值，较强的酸碱效果）和弱酸（较高pKa值，具有抗菌作用）的结合，将会形成一种有效的障碍物阻碍病原菌增殖，增强饲料的安全性。酸性较强的无机酸如磷酸，有机酸有富马酸，柠檬酸。另一方面，必须使用一些有机酸例如丁酸，甲酸和乳酸，因为它们具有抗菌的特性，有机酸对pH值也有一定影响。

混合不同高质量的有机酸有益于扩大酸化剂的影响范围，例如甲酸的基本作用是可以抑制酵母菌和大肠杆菌和沙门氏菌。然而乳酸菌和霉菌能够抵抗甲酸的抑制作用。更进一步的试验表明，乙酸可以抑制多种细菌的增殖，但是对酵母菌和霉菌作用微乎其微。丙酸对霉菌的抑制作用更好，但是抑菌的效率较低，对酵母菌无效，因为酵母菌可以代谢丙酸。相对的，甲酸对大肠杆菌的最小抑菌浓度是乙酸和丙酸的5倍。另一种有机酸，乳酸的主要作用是可以对抗有害菌，大多数的霉菌，酵母菌可以代谢乳酸。

正确的组合方案是不同pKa值的酸，对不同的病原菌都有特殊的功效，在最低使用剂量下，提供高效协同的作用，这样的酸化剂才是最佳的酸化剂。■（编辑：赵晓松）