饲用有机酸的益生特性及其在猪生产中应用研究进展

马玉莲，王 爽，张鹏宇，李 阳，刘 宇*（.阳光农业相互保险公司黑河中心支公司，黑龙江 黑河 64000；.黑龙江省兽医科学研究所，黑龙江 齐齐哈尔 6006）



饲用有机酸的益生特性及其在猪生产中应用研究进展

马玉莲1，王 爽2，张鹏宇2，李 阳2，刘 宇2*
（1.阳光农业相互保险公司黑河中心支公司，黑龙江 黑河 164000；2.黑龙江省兽医科学研究所，黑龙江 齐齐哈尔 161006）

摘 要：饲料中添加抗生素可在一定程度上提高猪生长性能，降低饲养成本。然而，添加抗生素导致的药残问题日益受到人们关注。其他促生长饲料添加剂如中草药、益生菌、益生元等也被广泛应用，可在一定程度上替代饲用抗生素。其中，有机酸及其盐类是常见的饲料添加剂之一。有机酸具有降低胃液pH，抑制肠道病原菌增殖，提高猪生长性能等益生特性。文章综述了有机酸生物特性、益生功能，及其在猪生产中应用效果的研究进展。

关键词：有机酸；抗生素；猪；益生特性

抗生素作为饲料添加剂应用于养殖业已有50多年历史，得到了养殖户和饲料生产企业认可［1］。在猪饲料中添加促生长剂量的抗生素，可预防仔猪腹泻，提高猪生长性能。然而，长期使用抗生素导致的耐药菌和药残问题已严重危害到人类健康。欧盟国家和日本已禁止将抗生素作为生长促进剂。此外，包括中国和美国在内的其他国家正在计划禁止为饲用目的而添加的抗生素。

有机酸是一类酸性有机化合物，常以游离态、盐、酯的形式存在，多溶于水或乙醇，最常见的有机酸为羧酸［2］。作为最常见饲料添加剂之一，有机酸可降低胃液pH［3］，抑制病原微生物增殖，调节肠道菌群平衡，提高猪生长性能，缓解由于断奶应激造成的仔猪胃肠道功能紊乱，生长性能低下，腹泻和死亡，减少养猪业的经济损失［4］。有机酸也有利于育肥猪生长。日粮中添加有机酸可显著提高猪回肠的蛋白质、氨基酸消化率和矿物质吸收［5］，还可减少氮和磷排泄，减少环境污染。此外，有机酸还具有防腐作用，抑制病原菌或真菌生长和提高饲料质量［6］。本文综述了有机酸特性与益生功能，及其在断奶仔猪、育肥猪和母猪生产中应用研究进展。

1 有机酸益生特性

有机酸具有诸多益生特性，可以穿入到细菌内部，使病原菌代谢功能紊乱，如对沙门氏菌、大肠杆菌、梭状芽孢杆菌和李斯特菌等。因此，在猪日粮中添加有机酸，可在一定程度上减少肠道病原菌数量。有机酸也可通过减少微生物与猪竞争营养物质，降低亚临床感染风险和减少病原菌代谢产物，降低胃肠道pH，提高消化酶活性，促进矿物质吸收［7］，从而提高猪整体生长性能。

1.1 降低胃pH

有机酸可降低猪胃pH，改善猪胃肠道消化功能。猪对蛋白质的消化作用起始于胃，胃黏膜可分泌胃蛋白酶原。在pH为2.0时，胃蛋白酶原可迅速转换成胃蛋白酶，但pH为5.0～6.0时这种转换较慢。且胃蛋白酶在酸性环境中酶活性最高，当pH由2.0变动到3.5，酶活性迅速下降。乳猪胃酸分泌量较少，主要来源于细菌发酵母乳中的乳糖。由于断奶期间乳酸分泌量降低，乳糖酶的底物缺乏，日粮改变，导致胃内pH升高，通常可达到5.0以上，且持续多天。含有乳清或乳糖的仔猪日粮可保证细菌发酵和乳酸生产。日粮中添加1%柠檬酸，胃液pH从4.6降低到3.5。添加0.7%延胡索酸，胃液pH从4.6降低到4.2。此外，虽然无机酸也可减低胃液pH，如盐酸或磷酸，但并不能显著提高猪日增重和饲料转化率。

1.2 抑制和杀死病原菌

仔猪断奶期间，由母乳转变到固态饲料会扰乱肠道微生物菌群平衡，仔猪胃液pH增高，影响胃肠消化功能，大肠杆菌逐渐成为优势菌群，乳酸杆菌等有益菌数量减少。据报道［8］，胃的酸性条件有利于乳酸杆菌和双歧杆菌生长，阻断病原菌黏附位点，有益菌产生的乳酸和抗菌肽，可抑制大肠杆菌定殖和增殖。有机酸还具有强抑菌和杀菌活性，可抑制大肠杆菌，沙门氏菌，弯曲杆菌等肠道病原菌，提高猪生长性能。乳酸可降低胃液pH，抑制大肠杆菌增殖，与其他有机酸相比，能更有效改善猪生长性能［9］。

有机酸可穿入到细菌内部，破坏细菌正常代谢功能。未解离的有机酸具有亲脂性，可穿过革兰氏阴性菌细胞壁，如大肠杆菌和沙门氏菌，胞质内高pH促使酸解离，释放氢离子，降低胞质内pH，抑制细菌新陈代谢相关酶的活性，从而抑制pH敏感菌增殖，如大肠杆菌，梭状芽胞杆菌，李斯特菌等。然而，乳酸杆菌和双歧杆菌可耐受菌体内外pH变化。此外，为了修复这种平衡，细菌被迫使用能量，转移H+至菌体外，恢复菌体内正常pH。在此期间，若接触一种有机酸足以杀死细菌。有机酸也可联合精油使用，抵抗病原菌。精油一般作为抗氧化剂，刺激机体免疫系统，干扰病原菌DNA复制，抑制病原微生物，也可通过调节脂肪酶活性促进有益微生物增殖，保护肠道绒毛。

1.3 能量物质

有机酸是猪肠道中一种能量物质，为三羧酸循环的中间产物，有助于防止糖异生作用和脂解作用造成的组织分解［10］。有机酸促生长作用取决于其能量值。Kirchegessner等研究结果表明，猪可以利用反丁烯二酸作为能量，其功效与葡萄糖相同。Blank等［11］报道了反丁烯二酸可快速修复断奶仔猪肠道上皮细胞，提高小肠黏膜表面吸收功能。

1.4 矿物质利用

有机酸阴离子可与钙、磷、镁和锌形成复合物，促进矿物质吸收，减少矿物质补充和氮排泄。有机酸可降低胃肠道pH，利于植酸酶水解肌醇六磷酸酯［12］。反丁烯二酸可显著改善钙、磷、锌吸收。降低肠道pH利于肌醇六磷酸酯溶解度。在低pH时，微生物植酸酶活性较高，添加有机酸可间接促进肌醇六磷酸酯吸收。Boling等［13］研究结果表明，通过竞争性螯合钙，柠檬酸可改善肌醇六磷酸酯利用率，减少不溶性肌醇六磷酸钙的形成。当猪日粮中锌含量未达标准时，在日粮中添加一定量柠檬酸，试验组猪并未表现出角化不全症状，且对锌或其他矿物质（钙、磷、镁、铁、铜和锰）吸收无显著影响。

1.5 营养吸收与利用

与饲用抗生素相比，日粮中添加适量有机酸也可提高猪生长性能。Overland等［14］在初产和经产母猪日粮中分别添加了0.8和1.2%二甲酸钾，实验结果表明，日采食量和体重无显著变化，但可提高母猪背部脂肪厚度，仔猪初生体重和日增重，和产仔12 d后乳汁中乳脂含量。日粮中添加0.9%的甲酸钠可提高保育猪平均日增重、粗蛋白和干物质消化率、饲料效率，但对育肥猪无显著影响。Falkowski等［15］研究结果表明，4周龄断奶仔猪日粮中添加反丁烯二酸和柠檬酸，可提高平均日增重4%～7%，饲料转化率5%～10%。日粮中添加反丁烯二酸可提高日增重和饲料效率，且与蛋白质水平无关。反丁烯二酸可改善回肠段粗蛋白、总能量和氨基酸消化吸收率。此外，Metzler等也报道了增加有机酸添加比例会干扰酸碱平衡，引发代谢性酸中毒、采食量和生长性能会降低。

2 有机酸在猪生产中应用研究进展

2.1 柠檬酸

柠檬酸是一种无色、酸味晶体。与其他酸相比抗菌活性较低。添加1.5%柠檬酸不会显著影响断奶仔猪胃、空肠、盲肠内容物pH，挥发性脂肪酸和非挥发性脂肪酸浓度，微生物菌群（总厌氧菌、乳酸杆菌、梭状芽胞杆菌、大肠杆菌）。王晓青［16］研究发现，断奶仔猪日粮中添加适量的柠檬酸可以增加仔猪采食量，加快其生长速度，提高经济效益。高俊杰等［17］报道，断奶仔猪日粮中添加柠檬酸可部分代替磷酸氢钙，提高日粮中钙、磷消化利用率，促进仔猪骨骼生长，降低粪便中磷的排出。

2.2 丙酸

丙酸是一种带有腐臭味的油性液体。可由奶酪加工中丙酸杆菌代谢产生，是细菌发酵主要终产物之一。仔猪日粮中添加一定量丙酸，可降低胃大肠杆菌数量，但不影响胃和小肠中pH、乳酸浓度和短链脂肪酸浓度。Sutton等研究了丙酸和丙酸钙对8周龄仔猪胃、十二指肠、盲肠和结肠内容物中短链脂肪酸浓度、乳酸杆菌和大肠杆菌菌数影响，研究结果表明，丙酸和丙酸钙对上述指标并无显著影响。Mathew等研究结果表明，与对照组相比，日粮中添加丙酸可调高12周龄仔猪十二指肠乳酸杆菌菌数。欧洲食品安全局规定，猪日粮中丙酸添加剂量上限为30 g/kg，饮水中添加剂量上限为4～10 g/L。在欧盟，丙酸、丙酸钠、丙酸钙已得到授权，可应用于食品。

2.3 反丁烯二酸

反丁烯二酸是一种无色、易燃晶体。 断奶仔猪日粮中添加1.5%反丁烯二酸对消化道pH，挥发性脂肪酸浓度和微生物菌群（总厌氧菌数、乳酸杆菌、梭状芽胞杆菌和大肠杆菌）无显著影响。Sutton等报道了添加1%反丁烯二酸可减少8周龄仔猪胃内容物中大肠杆菌数量，增加盲肠中挥发性脂肪酸浓度。此外，在10周龄仔猪日粮中添加1.8%的反丁烯二酸导致十二指肠、空肠、回肠、盲肠和结肠中乳酸杆菌减少，十二指肠、空肠回肠中真菌减少，十二指肠和空肠中肠球菌减少，空肠中大肠杆菌减少。Gabert等研究结果表明，回肠中添加一定量反丁烯二酸和延胡索酸钠对回肠pH无限制影响，但短链脂肪酸浓度有上升趋势。

2.4 乳酸

乳酸是一种饲料原料天然组成成分，可是由许多细菌代谢产生，如乳酸菌、链球菌、双歧杆菌等。8周龄仔猪日粮中添加0.8%乳酸，可减少十二指肠和空肠大肠杆菌菌数。Thompson等［18］研究结果表明，仔猪饮水中添加1%乳酸可降低胃pH。此外，乳酸可抑制产肠毒素大肠杆菌增殖，降低猪死亡率。2周龄仔猪断奶饮用代乳中添加1%乳酸可降低胃和十二指肠中大肠杆菌和乳酸杆菌菌数。仔猪日粮中添加1.4%乳酸，肠道pH降低，小肠中乳酸杆菌菌数减少。添加0.7%乳酸，盲肠和结肠中乳酸杆菌菌数减少。

2.5 甲酸

甲酸是一种无色、透明液体，具有刺激性气味。Bolduan等在仔猪日粮中添加0.3%或1.2%甲酸，其中添加0.3%甲酸可使胃内pH降低，但对肠道中短链脂肪酸浓度无影响。Roth等在仔猪日粮中分别添加0.6%、1.2%、1.8%或2.4%甲酸，并对各实验组仔猪胃、小肠、盲肠和结肠内容物进行了分析。研究结果表明，添加甲酸会使小肠，盲肠和结肠内容物pH升高，小肠中乳酸浓度和结肠中短链脂肪酸浓度降低。添加1.8%甲酸十二指肠中大肠杆菌数升高，盲肠和结肠中乳酸杆菌和大肠杆菌数降低，盲肠中真菌数降低。断奶仔猪日粮中添加1.8%二甲酸钾对肠道pH无显著影响，但提高了胃和小肠中甲酸浓度，肠道中总厌氧菌、乳酸杆菌、酵母菌菌数降低［19］。另外，添加二甲酸钠，胃pH降低，胃中大肠杆菌和链球菌数量减少，结肠中大肠杆菌数减少，肠道中大肠杆菌数无显著变化。

3 展望

随着人们对畜产品质量和公共食品卫生安全问题的关注，饲用抗生素的应用日益受到限制。有机酸及其盐类作为一类促生长饲料添加剂，已被广泛应用于仔猪、育肥猪和母猪养殖。其使用安全、有效，已得到了养殖户和饲料生产企业广泛认可。有机酸可以刺激胰酶分泌，降低胃液pH，抑制、杀死病原菌，作为能量物质参与胃肠道新陈代谢，提高矿物质吸收率、营养物质消化率，显著提高猪生产性能。然而，有机酸的作用机理，尤其是有机酸在不同肠段具体作用机理，及不同有机酸相互作用关系仍有待于更深入的研究。此外，应深入研究有机酸与微生态制剂、酶制剂联合应用效果、配伍比例及相互关系，为有机酸及其相关产品的研发、生产与应用提供科学依据。

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基金项目：黑龙江省应用技术研究与开发计划项目，项目任务书编号：GC13B406。

作者简介：马玉莲（1980-），女，黑龙江人，硕士，研究方向：养殖业保险。

*通讯作者：刘宇 （1982-），男，吉林人，博士，研究方向：兽医微生态研究。E-mail：316023132@qq.com。

收稿日期：（2016-01-06）