酸化剂在生猪养殖中的应用

奚玉莲， 黄金华#， 宁国信， 饶时庭， 虞霖田， 梁珠民*

（1.广西农业职业技术学院，广西南宁530007；2.广西壮族自治区粮油食品屯里猪场，广西南宁 530024）

生猪养殖经济效益依赖于猪的健康、生长速度以及饲料报酬率。抗生素在动物生产中已经使用了50多年，在预防治疗疾病以及提高猪只生长速度方面取得了很好的效果。然而不规范的使用抗生素带来的细菌耐药性、污染环境、抗生素残留等问题日益凸显。因此，寻找绿色、安全、有效的抗生素替代物成为众多专家学者的研究热点。目前，益生菌、抗菌肽、植物提取物、酸化剂、寡糖、酶制剂、溶菌酶、噬菌体等已被证实可以提高猪的免疫力以及促进猪的生长（姚蒙蒙等，2019）。其中酸化剂是具有高效、环保、无残留、促成长、抑菌等功能的饲料添加剂，极具使用和研究价值。酸化剂补充最初是针对断奶仔猪的，因为断奶仔猪面临着饮食变化、环境变化、母子分离等压力，会产生比较大的应激。早期断奶还会引起腹泻，从而导致生长迟缓，死亡率增加（Aumaitre 等，1995）。 Briefings（2001）等研究发现，50%的断奶仔猪在断奶后24 h内首次进食，10%的仔猪在断奶后48 h内才进食。因此，断奶后3 d只能维持所需的能量，仔猪需要8～14 d才能恢复其断奶前能量摄入水平（Le等，2000）。断奶前后的胃肠道紊乱导致的断奶仔猪生长发育滞后给养猪业造成巨大的经济损失。因此需要不同饲料添加剂的干预才能最大程度地利用营养。仔猪断奶后体重停滞期是由于盐酸、胰酶的产生不足以及更换饲料而导致的消化吸收能力不足的结果 （Aumaitre等，1995；Cranwell，1985）。 断奶以后，仔猪通过母体初乳获得的被动免疫力大大降低，而主动免疫力才刚刚开始发展，因而免疫力较低（Missotten，2010）。 据报道，通过弱有机酸（例如柠檬酸、甲酸、富马酸、乳酸或丙酸）降低饮食中的pH有助于解决断奶后发育滞后期的问题 （Henry等，1985；Falkowski等，1984）。已有研究证明，酸化剂对断奶仔猪、育肥猪和早熟母猪都有潜在的促生长作用。

1 酸化剂的种类

1.1 无机酸化剂 用作饲料添加剂的无机酸主要为硫酸、盐酸和磷酸。硫酸和盐酸是强酸，腐蚀性较强，容易损坏设备以及威胁人畜安全，因此在生产过程中应用较少。磷酸是弱酸，既可作为酸化剂也可以为猪提供磷源，并且成本较低，因此应用更广泛。

1.2 有机酸化剂 有机酸是一种弱短链酸，在自然界中分布广泛，是植物和动物组织的天然成分。有些是由肠道中的碳水化合物发酵形成，而另一些是在中间代谢过程中形成（Partanen等，1999）。因此，有机酸化剂能直接进入体内三羧酸循环，是防止糖异生和脂解引起的组织破坏的能量来源，在提高猪生长性能和预防疾病方面有较好的功效。而且许多有机酸以盐的形式存在，由于其是固体的，挥发性少，腐蚀性低，所以更容易在饲料中添加使用。常见的有机酸化剂有甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、山梨酸、延胡索酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸等（吴剑平等，2009）。

1.3 复合酸化剂 复合酸化剂是利用特定的几种有机酸和无机酸进行复合，具有协同作用，可以克服单一酸化剂的缺陷，性价比更高，应用更广，是目前酸化剂发展的趋势。复合型酸化剂一般表现为粉末性状，添加量为1.0～1.5 kg／t饲料（刘胜军等，2003）。

2 酸化剂的作用机理

2.1 降低胃肠道的pH，提高消化酶的活性 酸化剂可降低胃肠道的pH，低pH环境可以提高胃蛋白酶的活性、蛋白质的利用率及饲料利用率。有机酸能将不活跃的胃蛋白酶原转化为活跃的胃蛋白酶，抑制致病菌的增殖，也可作为胃肠道的能量来源，帮助胃排空以提高内源性酶的分泌，并螯合矿物质，促进矿物质的吸收利用 （Bosi等，1999；Ravindran等，1993）。肠道酸化还可刺激胰液和胆汁分泌（Harada等，1988）。甲酸对胰腺外分泌的影响最大，其次是乳酸、丙酮酸、乙酸、丁酸和丙酸。低pH还通过改变仔猪小肠绒毛的高度和深度来增加营养物质的消化率。虽然酸化剂补充最初是针对断奶仔猪，但越来越多的研究表明，饮食酸化也可能有利于肥育猪生长。

2.2 抑制致病菌，改善胃肠道微生物菌群 很多有机酸具有较强的杀菌性能，因此刚开始是被当做防腐剂使用的，用来保护储存的饲料不受有害细菌或真菌生长的影响。因为大多数有害菌适宜pH是中性偏碱，而益生菌是喜欢偏酸，所以通过降低pH提高饲料酸度可以抑制有害菌的繁殖。非离子化有机酸可以穿透细菌细胞，破坏细菌的正常生理功能，包括沙门氏菌、大肠杆菌、梭菌、李斯特菌和一些大肠菌（Lambert等，1999）。高解离常数（pKa）值的有机酸防腐效果更好，其抗菌活性一般随着碳链长度和不饱和程度的增加而提高（Cherrington 等，1991）。 Fuller （1997）研究发现，胃内酸性条件有利于乳酸菌的生长，通过阻断黏附位点或产生乳酸及其代谢物来抑制大肠杆菌的定植和增殖，从而抑制病原体。不同的有机酸对微生物有不同程度的抑制作用。Thompson等（1981）的研究结果显示，乳酸通过降低胃的pH来延缓产肠毒素大肠杆菌的增殖，并且在改善猪的性能方面比其他有机酸更有效。李楠等（2012）研究发现，山梨酸对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、绿脓杆菌、大肠杆菌和变形杆菌等均具有良好的抑菌效果。张严等（2018）研究显示，苯甲酸、柠檬酸、山梨酸、苹果酸和富马酸对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有一定的抑制作用。

2.3 提高营养物质的消化率 有机酸已被证明能提高猪的日粮消化率和营养吸收率。仔猪摄入有机酸时，胃pH会较低，导致胃蛋白酶活性增加，饲料蛋白质消化率更高 （Risley等，1992；Bolduan 等，1988a；Thomlinson 等，1981）。 有机酸本身可以刺激内分泌和胰腺外分泌。肠道酸化增加了血清分泌的含量，从而刺激外分泌胰腺和胆汁的分泌（吴剑平等，2009）。Thaela 等（1998）研究发现，在断奶仔猪日粮中添加2.5%乳酸，可增加胰液的体积和蛋白质含量，增加胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的分泌。有机酸是三羧酸的中间产物，亦是能量来源，从而在猪肠道中有助于防止组织分解造成的糖异生和脂肪分解 （Giesting等，1985）。据报道，有机酸的促生长作用与其能量值有关（Ravindran 等 1993）。 Kirchegessner 和 Roth（1982）提出，猪可以利用富马酸作为能量来源，其效率与葡萄糖相当。Blank等（1999）报道，富马酸作为一种现成的能源还可能具有对小肠黏膜具有营养作用，可促进断奶后仔猪胃肠上皮细胞恢复，从而导致小肠吸收面和吸收能力增加。

2.4 促进矿物质和维生素的吸收 酸化剂可酸化胃肠环境，促进机体对矿物质和维生素的吸收。矿物质大部分易溶于酸，有机酸阴离子可以与钙、磷、镁、锌等元素络合，促进这些矿物质的消化，减少矿物质和氮磷的排泄，减少环境污染。Kirchegessner等（1982）报道，添加富马酸可以改善钙、磷和锌的表观吸收和保留。影响矿物质吸收的主要因素是饮食中固有的或微生物中植酸酶的数量 （Rutherfurd等，2012）。这种酶能够降解植酸，从而释放无机磷，提高植酸的生物利用率。有机酸已被证明可以改善植酸酶的性能，促进动物机体更好地吸收磷，从而降低排泄量和对环境的污染（吴剑平等，2009）。肠道pH的降低有利于磷的溶解，有报道称，微生物植酸酶在pH较低时更活跃，因此有机酸的添加可间接地促进磷的吸收（Liem 等 ，2008；Jongbloed 等 ，2000；Jongbloed，1987）。Boling等（2000）认为，柠檬酸通过竞争性螯合钙，可以促进不溶性钙-植酸复合物的形成，从而提高植酸磷的利用率。

2.5 提高机体抗应激能力 延胡索酸是三羧酸循环顺利进行的必需组分，参与着一系列关键的反应，在应激状态下可用于ATP的紧急合成，提高机体的抵抗力，增强机体的抗应激能力，减少死亡率和发病率。Ravindran 和 Kornegay（1993）报道称，其在对仔猪生长不利的条件下，例如在环境变化和更换饲料过程中，可以获得更好的适应能力，减缓应激。李建平等（2009）发现，饲料中加入柠檬酸能明显增强断奶仔猪清除自由基以及抗氧化的速度。

2.6 提高适口性 酸化剂可以掩盖某些不良气味，提高饲料适口性。还可以刺激味蕾，促进猪分泌更多的消化液，提高消化率和采食量。

3 酸化剂在猪上的应用效果

酸化剂可提高猪生长性能、免疫力和饲料利用率等。在饮用水中添加0.8%的乳酸，断奶仔猪的生长反应和饲料效率随着大肠杆菌数量的减少而得到了显著改善 （Cole等，1968）。Partanen和Morz（1999）报道称，在饲料中添加有机酸可以提高猪生长性能，调节肠道菌群。根据报道，乳酸可以降低胃的pH，延缓产肠毒素大肠杆菌的增殖，并且在改善猪生长性能方面比其他有机酸更有效（Tsiloyiannis等，2001；Thompson 等，1981）。 Walsh（2003）研究显示，添加有机和无机酸有利于断奶仔猪生长发育，减少胃肠有害菌。Franco等（2004）研究了有机酸组合对仔猪消化道微生物密度和消化道总消化率的影响，发现有机酸组合改变了胃和肠道的微生物群，提高了仔猪对日粮的消化能力，其中甲酸与乳酸或反丁烯二酸的组合可以明显提高日粮利用率。通过添加有机酸，被证实可以提高育肥猪对饲料中蛋白质和氨基酸的消化率和矿物质的吸收率 （Mroz等，1997；Mosenthin等，1992）。胡光超等（2017）研究表明，饲料中添加 3 g／kg酸化剂复方制剂，可降低哺乳母猪的子宫炎发生率，同时使母猪便秘发生率降低59．17%。Kluge等（2010）研究发现，在饲粮中添加 2%苯甲酸可以提高哺乳母猪对营养物质的利用率。Devi等（2016）研究发现，饲粮中添加酸化剂可以影响哺乳母猪饲料利用率，改善肠道微生物区系。

4 影响酸化剂发挥效果的因素

4.1 酸化剂的种类和添加浓度 不同的酸化剂理化性质不同，造成使用效果有差异，复合酸的使用效果优于单一酸，不同组合的复合酸使用效果也不同。延胡索酸在应激状态下可用于ATP的紧急合成，加快适应过程。山梨酸对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、绿脓杆菌、大肠杆菌和变形杆菌等均具有良好地抑菌效果（李楠等，2012）。柠檬酸能明显增强断奶仔猪清除自由基以及抗氧化的速度（李建平等，2009）。乳酸在改善猪生长性能方面比其他有机酸更有效。革兰氏阴性菌对碳链少于8个碳原子的酸敏感，而革兰氏阳性菌对碳链较长的酸敏感（吴剑平等，2009）。李运虎等（2019）研究发现，添加1.0%柠檬酸在断奶仔猪日粮中的作用效果稍优于添加0.7%幼添宝。甲酸对胰腺外分泌的影响最大，其次是乳酸、丙酮酸、乙酸、丁酸和丙酸。 Franco等（2004）研究甲酸（FO)与乳酸或反丁烯二酸不同组合对断奶仔猪胃肠内微生物及消化率的影响发现，甲酸、乳酸组合更有利于断奶仔猪的生长。同一酸化剂不同添加浓度产生的效果也不同。浓度过高，饲料太酸，对设备以及动物胃肠道的腐蚀性增加；浓度过低，胃肠pH达不到要求，饲养效果不明显。因此在生产过程中应注意浓度的添加。

4.2 日粮的成分 日粮中不同的组分对酸化剂的结合能力不同。饲料中酸化剂的效果很大程度上会被饲料原料的酸结合力所影响 （刘虎和方热军，2015）。饲料酸结合能力越强，酸化剂能在胃肠道内发挥的作用就越大，因此日粮组分不同，需要酸化剂的添加量也不同，例如谷物的酸结合力较弱，如果日粮中谷物含量高则需加大酸化剂的添加量（亢涛和赵胜军，2019）。

4.3 猪的生长发育阶段 虽然已有研究证明酸化剂对断奶仔猪、育肥猪和早熟母猪都有潜在的促生长作用，但是断奶仔猪的添加效果明显比成年猪好，因为断奶仔猪消化机能较差，胃肠发育尚未健全，又面临环境和饮食突然改变的压力，所以添加酸化剂补充可以解决仔猪消化酶分泌不足的问题，提高其消化能力，增强抗病力。而成年猪身体各项机能已经趋向完善，消化机能和免疫机能健全，因此添加酸化剂效果不如仔猪明显。

4.4 酸化剂与其他添加剂的协同作用 研究发现酸化剂可以与植物提取物、抗生素、益生菌、酶制剂等产生协同作用。通常有机酸与其他天然产物如精油结合，可以协同作用来对抗致病菌。张继忠（201）研究发现，0.1%甘露寡糖和 1%复合酸化剂组合使用，能改善八眉猪断奶仔猪生长性能，降低腹泻率，提高经济效益。酸化剂与其他添加剂一起使用更有利于猪生长性能的发挥，但与其他添加剂的协同作用还有待于继续开发研究。

5 总结

酸化剂被用作饲料添加剂已经有几十年的历史。酸化剂可以降低胃肠pH，提高消化酶活性，促进营养物质的吸收利用，增强机体抗应激能力，并且可以抑制致病菌的增殖，已被证明是断奶仔猪、育肥猪和早熟母猪的潜在生长促进剂。酸化剂具有高效、安全等优点，但是效果不稳定，研究表明使用包被酸化剂效果比无包被效果好，酸化剂组合使用效果比单一使用效果好，但是选择哪几种酸化剂组合更有利于猪的生长发育还有待继续研究。另外，酸化剂与某些添加剂具有协同作用，但具体添加剂的种类及添加量也还需进一步研究。