高等《有机化学》羧酸章节知识拓展

徐佳　谭春梅

摘 要：有机酸添加到饲料中，可有效替代抗生素，对食品安全有重大意义。此外，有机酸可提高饲料适口性，降低饲料pH值以激活牲畜胃肠道内消化酶，还可起到促进有益菌生长、抑制霉菌生长、防腐抗氧化等作用，甚至直接参与机体代谢反应。文章主要介绍了多类有机酸作为饲料添加剂的特点、作用机制及其应用进展。

关键词：教学拓展；有机化学；有机酸；羧酸；饲料

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）03-0082-02

前言

在讲授徐寿昌老师主编《有机化学》教材第十三章“羧酸及其衍生物”章节时，为了加深同学们对以羧酸为代表的有机酸的认识并提高学习兴趣，我加入了知识拓展视野环节。查阅了大量羧酸乃至有机酸的分布、种类、功效和用途等，发现有机酸具有天然抗菌等优良特性。“那这种抑菌特性有哪方面应用呢？”“对严重的抗生素滥用现象，是否可以找到合适的有机酸来替代抗生素呢？”一连串问题出现在脑中。于是，我针对“有机酸在饲料行业的应用”进行了专门资料收集和整理，发现化学结构简单的有机酸类物质已成为各国饲料酸化剂研究的热点，在此与大家一起分享。

一、有机酸在饲料行业的应用背景

目前，养殖业存在着滥用饲料添加剂的现象及导致的严重后果。例如，超高剂量矿物质（高铜、高锌饲料添加剂等）会在动物肝、肾等内脏器官中蓄积；添加抗生素则直接导致抗生素残留和超级细菌的产生，使细菌耐药性增强，畜禽机体免疫力下降乃至发生畸变。不难想象，长期摄食这样的食品严重危害着人类健康[1]。美国、德国、日本和中国等国家相继出台全面禁止在饲料中添加抗生素的政策，各国正在寻求饲料抗生素的非药物性替代物。

一般脂肪族有机酸无特殊生物活性，但部分有机酸具有天然抑菌特性，如土槿皮酸有抗真菌作用；咖啡酸衍生物有一定生物活性；绿原酸有抗菌、利胆、升高白血球等作用，是许多中草药的有效成分。因此，这类有机酸被视为有效的饲料抗生素替代物。本文以有机酸种类为主线，围绕有机酸在饲料中的作用机制和应用实例进行阐述。

二、有机酸在饲料行业的特点及作用机制

表1是应用于饲料行业中常见有机酸的主要特点和作用机制。共同作用机制包括：（1）作为酸化剂，减少酸败，促进有益菌，防止腹泻；（2）在青贮饲料中，抑制植物呼吸，降低氨氮含量；（3）具有适口性，增加畜禽食欲；（4）提高胃肠道消化酶活性，促进营养物吸收；（5）防霉保鲜。

三、有机酸在饲料行业的应用及研究进展

（一）甲酸类

在西瓜皮青贮饲料中添加甲酸可显著降低饲料pH、中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量；甲酸处理后饲料粗蛋白含量、渗出液生成率及BOD无显著差异。在苜蓿草渣青贮饲料中添加甲酸能明显降低氨态氮并保存更多蛋白质；10g/kg甲酸添加量为最佳。玉米-豆粕-乳清粉日粮中添加1%甲酸钙，其与酸性蛋白酶有协同作用，可显著提高仔猪采食量及日增重，并降低仔猪结肠大肠杆菌总数及腹泻频率。添加二甲酸钾，还可明显提高免疫球蛋白A、免疫球蛋白M、免疫球蛋白G等免疫指标水平[2]；1%二甲酸钾为最适量。

（二）乙酸类

从pH、氨态氮、乳酸及水溶性碳水化合物含量等指标的动态变化来看，添加乙酸可改善燕麦-紫花苜蓿混合饲料的贮发酵品质和有氧稳定性；对于燕麦和紫花苜蓿以7：3混合青贮，0.4%乙酸最适宜量，可有效抑制好氧性微生物，同时不影响乳酸菌活性。在玉米的谷物青贮饲料中添加双乙酸钠，有利于饲料保鲜，且当添加量为0.4%时，奶牛产奶量提高8.5%，牛乳脂率提高0.1%。玉米纤维饲料中添加1.6%～2.0%双乙酸钠，可有效抑制霉菌，且延长湿玉米纤维保存期至30天。

（三）丙酸类

饲料中丙酸型防霉剂分为游离丙酸和结合丙酸，其中结合丙酸根据环境pH值释放游离丙酸，以保证游离丙酸为10%～15%及菌抑制效率。此外，丙酸能降低饲料pH值，促进乳酸菌发酵，提高乳酸含量，降低氨态氮/总氮值比，以改善青貯品质；0.3%为最佳。添加丙酸钙，有利于奶牛采食量、乳脂率和乳糖率；200g/d为最佳[3]。

（四）柠檬酸类

柠檬酸为添加剂，可提高仔猪日增重，有效防治仔猪腹泻，具有良好经济效益，1.5%为最佳；可促进异育银鲫生长，提高其对饲料干物质和磷消化率，0.2%为最佳。在西门塔尔牛日粮中添加200g/d柠檬酸，可提高精饲料干物质、粗脂肪、NDF和ADF。用柠檬酸铁作为有机铁源替代硫酸亚铁，仔猪体重、日增重、血液中血红蛋白、血浆铁和转铁蛋白量均显著提高，发病率明显降低。

（五）富马酸（延胡索酸）类

在奶牛日粮中添加延胡索酸，可提高奶牛干物质采食量、产奶量以及饲料转化率；在泌乳中后期奶牛日粮中添加延胡索酸，可提高乳脂率、乳蛋白率和乳糖率、NDF和ADF。添加富马酸亚铁和适量高铜，可降低仔猪腹泻率，防止断奶仔猪因缺铁引起的贫血、机体抵抗力下降等疾病。富马酸二甲酯是高效、低毒、低成本新型饲料防霉剂，对食品中常见的黄曲霉、黑曲霉、青霉、交链抱霉、串珠镰刀菌、白地霉等有明显抑制效率，性能优于丙酸钙。延胡索酸二钠可显著降低CH4/总产气量、CH4/总挥发性脂肪酸和丙酸，并降低氨化稻草的乙酸/丙酸乙酸和丁酸产量。

（六）山梨酸类

添加山梨酸，可提高粗蛋白质含量，0.15%为最佳。紫花苜蓿中添加0.1%山梨酸，可抑制好氧微生物活性，减少发酵过程中蛋白质和水溶性碳水化合物的损失，以显著提高发酵品质[4]。饲粮中添加0.2%山梨酸，可延长泌乳期1～7天，增加日均泌乳量及仔猪日均增重；显著提高母猪初乳和仔猪血清中游离脂肪酸浓度、胰岛素样生长因子I浓度，降低其血清尿素氮和皮质醇浓度。此外，山梨酸对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、绿脓杆菌和变形杆菌等具有优异抑制作用，且效果强于山梨酸钾；在抗炎方面，效果弱于山梨酸钾。

四、结束语

通过本次有机化学知识拓展，我们发现，课本中任何小知识点都能在生活中找到广泛的应用。然而，课本着重讲述的是羧酸化学性质与重要反应这些基础知识；对于实际生活中应用，通常仅寥寥几笔甚至找不到相关内容。其实这忽视了对本科生开拓思维和学习兴趣的培养，不利于本科生自主学习。以这种课外拓展方式讲授有机化学课程，学生们在掌握基础知识同时，延伸了认知领域，从而有利于激发同学们的求知欲望和探索新事物的热情。

参考文献

[1]范石军.饲料中滥用抗生素危害多多[J].河北畜牧兽医，2002（08）：36.

[2]张翠，王昕陟，齐爱岭.二甲酸钾对断奶仔猪生长性能和免疫指标的影响[J].畜牧与兽医，2011（02）：43-46.

[3]王聪，黄应祥，刘强，等.丙酸钙对泌乳早期奶牛泌乳性能和代谢产物的影响[J].中国兽医学报，2009（10）：1338-1343.

[4]林丽芳.添加山梨酸、乙醇对紫花苜蓿和白三叶发酵品质的影响[D].南京农业大学，2010.