碳酸氢钠在反刍动物生产中的应用和研究

刘培剑，林英庭

（青岛农业大学动物科技学院，山东青岛266109）

综述

碳酸氢钠在反刍动物生产中的应用和研究

刘培剑，林英庭*

（青岛农业大学动物科技学院，山东青岛266109）

碳酸氢钠作为饲料添加剂，因效果好、无污染、价格便宜，在反刍动物饲料中得到了普遍应用。本文综述了碳酸氢钠的理化性质、生理功能，分析了其应用效果及机制，并对其发展趋势进行了展望。

碳酸氢钠；反刍动物；生产性能；疾病防治

碳酸氢钠被公认为是一种相对安全、价格低廉的化学物质，常用于食品工业以及动物生产中（潘寒姁等，2015）。碳酸氢钠参与动物体内的渗透压维持、酸碱平衡、水盐代谢等重要的生理过程，进入畜禽肠道后能中和胃液，溶解黏液，加强肠胃运动，有健胃、抑酸、增进食欲和促进消化的作用，是动物生产中的一种常用饲料添加剂（刘学剑，1999）。对于单胃动物，碳酸氢钠具有改善蛋壳品质，增加产蛋率，降低肉鸡腹水症，加快育肥猪生长，防治猪黄白痢等多种功效（朱广凯，2011；Ghorbani等，2009；崔竹，2009；陈社生，2001）。对于反刍动物，碳酸氢钠可以提高动物采食量，增加产奶量，改善乳品质，预防疾病等多种作用。本文综述了碳酸氢钠在反刍动物饲料中的应用，旨在为反刍动物日粮的合理配制提供参考。

1　碳酸氢钠的物理性质

碳酸氢钠又名小苏打，白色结晶粉末，易溶于水，但溶解度小于碳酸钠，碳酸氢钠是强碱与弱酸中和后形成的酸式盐，溶于水呈弱碱性。碳酸氢钠固体在50℃以上开始分解为碳酸钠、二氧化碳和水，440℃完全分解，在干燥空气中无变化，在潮湿空气中缓慢分解。

2　碳酸氢钠的生理功能

2.1调节酸碱平衡动物体内酸碱平衡是机体新陈代谢生命活动的基础，体液的酸碱度只有维持在一定的范围内才能保证动物的正常的生命活动和生产性能。碳酸氢钠在体内的代谢途径：

碳酸氢钠在动物体内主要通过调节碳酸和碳酸氢根的比例来维持体液的酸碱平衡。在动物体内，调节碳酸氢盐缓冲对的比例是由肺脏和肾脏来完成的，肺脏对体液pH值的调节作用主要是通过呼吸作用来改变二氧化碳从肺内排出的气体，从而调节体液中碳酸的含量，使体内碳酸氢钠缓冲对的比例趋于正常。当饲粮中酸过多时，体液中的HCO3-会与H+结合为碳酸，pH降低，并刺激呼吸中枢，动物呼吸速率加快，二氧化碳排放增多，在（3）反应中致使H2CO3、H+降低，血液中pH升高，使碳酸氢盐缓冲比例恢复正常；当饲粮中碱过多时，碳酸会与这些碱发生中和反应，体液中HCO3-增加，体液呈碱性，机体的呼吸作用减弱，体内的二氧化碳排出减少，提高了血液中H2CO3、H+，缓解动物呼吸性碱中毒。肾脏对碳酸氢盐缓冲对的调节主要是通过HCO3-的重吸收来实现，血浆中的HCO3-在经过肾小球时几乎全部被滤出，滤出液中的HCO3-在肾小管中重吸收需要H+和碳酸酐酶的作用，体液中的H+在肾小管和滤出液中的Na+进行交换从而进入到过滤液中，近端肾小管细胞上存在大量的碳酸酐酶。滤出液中的HCO3-和H+结合生成碳酸，而碳酸在碳酸酐酶的作用下生成二氧化碳和水，二氧化碳通过扩散进入细胞，又在碳酸酐酶的作用下生成碳酸，继而分解为HCO3-和H+，动物会根据机体内酸碱的比例，通过中枢系统调节重吸收程度（钟焰等，2014）。因此当补充碳酸氢钠时，可以调节NaHCO3/H2CO3的比例，进而通过肺脏、肾脏来维持体内酸碱平衡。

2.2调节阴阳离子平衡日粮阴阳离子平衡（DCAB）是指饲粮中每千克或每100 g干物质所含主要阳离子（Na++K++Ca2++Mg2+）毫摩尔与主要阴离子（Cl-+S2-+PO43-）毫摩尔之差。DCAB对反刍动物的健康、生产性能、矿物质代谢平衡等都有不同程度的影响。碳酸氢钠在体内分解之后除了可以提供H+之外，还可以提供HCO3-和Na+，HCO3-在血液中的浓度与DCAB存在高度相关性（吴文旋，2011），因此，体内摄入的HCO3-的数量也会影响到DCAB。另外，钠离子是维持动物DCAB的主要阳离子之一。

2.3提供钠离子钠在哺乳动物体内含量（按无脂干物质计算）为0.15%，主要分布于细胞外，大量存在于体液中，少量存在于骨中（杨凤等，2010）。钠在体内主要是以离子的形式存在，钠离子具有维持渗透压、体内离子平衡，调节酸碱平衡的作用，另外，Na+的吸收还伴随着体内糖和氨基酸的吸收，促进了动物对营养物质的吸收。奶牛日粮缺钠严重时会导致食欲下降、生长发育不快、面貌憔悴、眼无光、被毛粗糙、产奶量下降等症状（李秋凤等，2002）。碳酸氢钠的适量添加可以使动物机体补充Na+，促进动物生长，提供动物生产性能。

3　碳酸氢钠对反刍动物生产性能的影响

3.1碳酸氢钠对采食量和日增重的影响反刍动物的采食是一个复杂的、动态的、生物和非生物因素相互作用和相互影响的过程，饲料品质、动物因素、饲养管理和环境等因素都会影响采食量（丁耿芝等，2013）。反刍动物饲料中精料采食过多，会产生大量乙酸，乙酸分解为二氧化碳和甲烷，两种气体严重阻碍了食物的消化，添加碳酸氢钠可以中和瘤胃中的酸性物质，从而提高采食量，促进了动物的胃肠蠕动（方希修等，2001）。因此，碳酸氢钠的添加可以通过增加机体的碱贮，提高瘤胃的pH值，改善动物的适口性。另外，碳酸氢钠的添加可以增加动物的饮水量，使瘤胃液稀释，加快了瘤胃内未降解淀粉的流动，提高采食量（Russell等，1993）。碳酸氢钠进入动物机体后是以离子的方式存在，这些离子可以提高消化酶的活性，降解高分子的物质，增强胃肠的消化吸收，提高饲料的利用率，进而改善了反刍动物的日增重效果（王立克等，2005）。

大量的试验也证明了碳酸氢钠改善适口性，提高采食量，提高饲料利用率，增加体重的事实。Round（1998）在美利奴阉羊的日粮中分别添加1.5%、3%的碳酸氢钠，试验20 d，干物质采食量（14～20 d）分别提高了14.5%、28.5%，3%碳酸氢钠水平的试验组干物质降解率提高了7.7%。邵洪侠等（2015）在发酵饲料中添加1%的碳酸氢钠饲喂萨能奶山羊，提高了适口性，采食量提高了20%～30%。，马玉胜（1997）在鲁西黄牛的日粮中添加0.5%的碳酸氢钠，试验结果表明：添加碳酸氢钠后采食量提高了7.0%，日增重提高了8.7%，饲料利用率明显提高。李延章等（2006）用30头青海半细毛羊进行饲养试验，每头牛每天日粮（青贮饲草、混合精料）中添加碳酸氢钠5 g，正式试验期30 d，结果发现：试验组增重比对照组提高54.07%，增重效果明显。West等（1987）在12只多产泌乳荷斯坦奶牛的日粮中添加了1.5%的碳酸氢钠，干物质、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维的降解率分别提高了5%、27.3%、13.6%。

3.2碳酸氢钠对产奶量及乳品质的影响产奶量和乳品质是衡量反刍动物生产性能的重要指标之一。早有研究证明，碳酸氢钠的添加可以提高产奶量，增加乳脂、乳蛋白、乳糖的合成。李延章等（2006）在奶牛的日粮中添加50 g（头/天）碳酸氢钠，试验组奶牛比对照组奶牛的产奶量提高了1.69 kg，差异显著（P＜0.05）。黄志秋等（2001）在奶牛精料中添加1.5%碳酸氢钠，增加了泌乳牛瘤胃中挥发性脂肪酸的含量，使其产奶量提高3.13%，乳脂率增高0.07%。雷风等（2010）选用12头荷斯坦奶牛在精料中添加碳酸氢钠，每头添加量分别为50、100、150 g与对照组未添加，牛奶乳脂率分别提高3.82%、5.88%、5.00%，4%标准乳分别提高10.54%、12.60%、8.36%。段玲欣等（2000）在泌乳中期的荷斯坦奶牛的日粮中添加NaHCO3和MgO2作为缓冲剂，使得低蛋白质水平日粮组产奶量显著增加，乳脂、乳蛋白、乳糖的合成增多，其中乳糖的产量偏高，原因可能是缓冲剂的添加刺激了乳糖合成酶的合成，促进了丙酸及氨基酸合成葡萄糖。Lee等（1991）研究发现在奶山羊日粮中添加2.5%的碳酸氢钠，羊奶乳脂率、乳中总固体物的含量均有增加。

碳酸氢钠影响产奶性能的作用部位和模式，还需要进一步的研究。Rogers等（1982）认为，碳酸氢钠的作用机制可能是因为碳酸氢钠的添加使动物饮水量增多，增加了瘤胃液中的稀释率，进而加强了胃肠收缩和蠕动，使幽门弛缓，促进胃内容物向十二指肠运送的过程，提高了饲料转化率和产奶量。Newbold等（1987）在阉羊的日粮中添加蔗糖的同时添加了碳酸氢钠，试验发现碳酸氢钠组提高了pH值，挥发性脂肪酸的模式没有改变，瘤胃氨气的含量下降，而氨气降低的直接原因就是生成了微生物蛋白或者增加了十二指肠途径的氮源。郑瑞波等（2006）认为乳脂率的提高是因为碳酸氢钠可以明显提高瘤胃内的pH值，使瘤胃内微生物区系维持正常状态，增加挥发性脂肪酸总量及其吸收率，从而提高了乳脂率。孙家发（1995）用2%的碳酸氢钠投入到3只装有瘘管的绵羊瘤胃中，发现瘤胃内氨降低，血氨升高，当添加碳酸氢钠后瘤胃pH值超过6.5，氨的吸收迅速增加，促进了瘤胃的发酵过程，使瘤胃内的发酵类型向乙酸型转化，抑制了丙酸盐的产生，提高了乙酸/丙酸的比值，提高了瘤胃微生物蛋白质的合成效率，因此，可以提高了畜产品的质量。

3.3碳酸氢钠对反刍动物产品的影响动物产品质量的好坏受到日粮营养和添加物质的影响。大量学者研究认为碳酸氢钠的添加可以改善反刍动物的产品质量。Chandra等（2000）在山羊的日粮中添加碳酸氢钠和氧化镁的缓冲剂，添加量（占干物质）分别为：0%，0%；0.5%，0.25%；1.0%，0.5%；1.5%，0.75%；试验发现各处理组缓冲剂对羊奶脂肪中的脂肪酸影响不显著，长链脂肪酸随添加量的变化，影响不大，短链脂肪酸和不饱和脂肪酸随着添加量的增加呈降低和升高的趋势，短链脂肪酸是羊膻味的主要来源，不饱和脂肪酸中含有对人体必须的氨基酸，因此缓冲剂的添加有利于除膻，提高不饱和脂肪酸的含量，从而改善了羊奶的产品品质。Li等（2009）在泌乳奶山羊的日粮中添加5%的豆油的同时进一步添加0.5%的碳酸氢钠可以增加羊奶中亚油酸的含量，亚油酸是一种潜在可以增加健康的的脂肪。Demba等（2014）研究了碳酸氢钠的添加对羊羔屠宰性能的影响，试验选用12只巴巴多斯羊羔，在饲养第245天时进行为期17 d的试验，试验组日粮中添加4%的碳酸氢钠，试验结果发现：添加碳酸氢钠的羊羔的牛脊肉区域（REA）的肉色、脂肪、脂肪厚度的品质都优于对照组，羊肉腿部肌肉的剪切力明显优于对照组（5.3 vs 4.6）。Bodas等（2007）将美利奴羔羊由体重15.3 kg饲养到25 kg，进行屠宰试验，试验组羔羊的日粮中加入2%的碳酸氢钠，试验对屠宰后肉质的pH、颜色、含水量、剪切力、脂肪酸等指标进行了检测，试验发现：试验组降低了羊肉屠宰后45 min pH值，不会影响动物健康，碳酸氢钠的添加对动物的生产性能和羊肉品质均具有积极的作用。

3.4碳酸氢钠对疾病防治的作用热应激是反刍动物的常见疾病，又称为热射病，是指动物在炎热潮湿环境中，机体散热困难，热量积蓄，体温调节功能失调而引起的中枢神经紊乱的一种疾病，该疾病会引起动物食欲不振、体温增高、呼吸加快、皮肤代谢发生障碍和机体的免疫力下降等症状，严重影响了反刍动物的生产性能（付戴波等，2013）。日粮中的碳酸氢钠可以显著缓解反刍动物的热应激疾。碳酸氢钠进入瘤胃中产生二氧化碳，二氧化碳以嗳气的方式排出体外，体内的热量也随着嗳气一起排出，从而降低动物体内蓄积的热量，缓解了环境高温对反刍动物的热应激作用（季勤龙，1996）。江汪洋等（2007）在夏季荷斯坦奶牛的日粮中添加碳酸氢钠150 g/头，可以有效改善奶牛的直肠温度0.26～0.57℃，产奶量比对照组提高17.1%～20.1%，乳脂率提高6.93%～14.5%，可以明显改善热射病引起的生产性能降低的问题。

系统性代谢酸中毒是由于体内过量离子排泄或摄入过量酸性物质导致的动物血液中碳酸氢盐降低的一种反刍动物常见疾病（Sobiech等，2005）。系统性代谢酸中毒主要是由瘤胃过快的降解大量的碳水化合物造成的乳酸酸中毒而引起，添加谷物饲料过多会引起例如埃氏巨球型菌、反刍月形滴虫、产碱韦荣菌等菌的比例失调，乳酸的产生降低了pH。pH的降低会引起动物亚急性瘤胃酸中毒，亚急性瘤胃酸中毒是一种由于挥发性脂肪酸过量沉积造成瘤胃内pH长时间维持低水平，亚急性瘤胃酸中毒在高产奶牛是一种常见疾病，这种疾病不仅影响采食量和乳品质，而且可能会造成腹泻、蹄叶炎、出脓长疮等多种健康疾病（Plaizier，2009）。碳酸氢钠是一种弱碱可以提高瘤胃的pH，使瘤胃液的pH维持在5.5以上，防止瘤胃酸乳酸中毒对瘤胃上皮细胞的损坏，在生产中碳酸氢钠作为缓冲剂经常混合氧化镁一起使用。近来也有混合石灰石一起使用的试验。Cruywagen等（2015）在由于过量饲喂精料而导致瘤胃酸中毒的奶牛日粮中加入碳酸氢钠和石灰石，用来提高瘤胃的pH和产奶量，改善乳品质，试验证明：奶牛酸中毒pH小于5.5的时间由以前的每天13 h减少到每天8.7 h，产奶量提高了5.4%，4%标准乳提高了11.2%。Islam等（2014）在孟加拉山羊的日粮添加了2%的碳酸氢钠，研究发现试验组可以明显改善了山羊的酸中毒现象。

此外，碳酸氢钠还可以有效地降低乳房炎的发病率（张慧，2015）。防止奶牛的酮血病、脂肪肝等疾病的发生，对因反刍动物卵巢静止、持久黄体、卵泡发育所致的乏情症状，可以显著提高发情率（赵从民，2000）。

4　碳酸氢钠对反刍动物健康方面的影响

4.1碳酸氢钠对血液生化指标的影响血液生化指标在一定程度上反映动物机体的代谢水平及健康状态，如果这些指标不能稳定在正常的范围内，则表明动物的健康受到了影响。Rogers等（1985）研究了在奶牛泌乳的前16周日粮中加入1.2%的碳酸氢钠，发现奶牛的采食量和产奶量增加明显，奶牛的血液中胆红素、谷丙转氨酶、谷草转氨酶、葡萄糖、球蛋白等的含量都无显著影响。

4.2碳酸氢钠对生理指标的影响动物的生理状态反映了动物的健康状况。方运雄等（2007）报道了在荷斯坦奶牛的日粮中添加碳酸氢钠和氧化镁的混合缓冲剂，两种试剂的用量分别为每天每头180、90 g，试验对奶牛的呼吸频率、直肠温度、脉搏频率这三项指标进行了测定，结果表明，这三项指标分别降低了3.91%、0.13%、2.38%，这三个生理指标都维持在奶牛的健康范围之内，缓冲剂的添加是比较安全可靠的。刘炎等（2013）认为碳酸氢钠的添加引起动物中毒的概率很小，因为机体有强大的离子排出机制，除非碳酸氢钠的添加量远超过了动物的机体调节范围。

5　碳酸氢钠作为反刍动物饲料添加剂的经济效益分析

由于碳酸氢钠作为反刍动物饲料所具备的优势，大量研究人员对其经济效益也进行了分析，以期能够更合理高效地利用碳酸氢钠。马玉胜等（1998）研究了青贮饲料中添加碳酸氢钠饲喂鲁西黄牛的育肥效果，碳酸氢钠的添加水平为日粮的0.5%，饲喂30 d，不仅增强了饲料的适口性和采食量，而且提高了日增重和饲料的转化效率，碳酸氢钠组每头牛比对照组经济效益提高9.8%。徐建峰等（2009）选用了德国美利奴×小尾寒羊杂交的F1羔羊，在同一营养水平下分别添加碳酸氢钠和活性酵母培养物添加剂进行30 d育肥羔羊试验，结果表明：碳酸氢钠、活性酵母物分别比对照组利润提高了12.4%、3.9%，每只羔羊可多赚利7.09、2.21元。孙科业等（2002）在泌乳奶牛的日粮中每天添加80 g碳酸氢钠，饲养60 d，试验表明：与对照组相比，试验组每头乳牛的饲料成本增加0.34元，产奶量增加1.6 kg，试验组比对照组每头乳牛每天增收2.22元。总体来说，在反刍动物饲料中添加饲喂碳酸氢钠，其饲料报酬和经济效益可以明显提高。

6　结语

合理使用碳酸氢钠对反刍动物的采食量、日增重、产奶量、畜产品品质、疾病防治等均有明显的改善作用。碳酸氢钠作为一种常用的饲料添加剂在反刍动物的生产方面还有很大的发展潜力，目前我国对碳酸氢钠在反刍动物方面的研究和利用尚不完善，碳酸氢钠作为一种弱碱性盐类物质，在饲料中适当添加可以改善饲料适口性，提高包括纤维、半纤维、糖类在内的碳水化合物的降解、消化和吸收。未来碳酸氢钠可以尝试应用于秸秆的复合碱化、氨化处理，通过处理低质粗饲料秸秆，可以在一定程度上改善碱化秸秆的适口性，同时起到碱化秸秆的效果，并且不会对动物的健康造成不良影响，未来这将对我国的粗饲料资源利用和环境保护具有重要意义。

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As a feed additives，sodium bicarbonate is widely used in the ruminant animal feed，attribute to its efficient，no pollution and cheap.This paper summarized the physical and chemical properties，physiological function of sodium bicarbonate，analyzeed its application effect and the mechanism，and its development trend was prospected.

sodium bicarbonate；ruminant animal；animal production；disease prevention

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20161403

S816.7

A

1004-3314（2016）14-0010-05